《Nature | 利用土地品种多样性促进小麦育种》

  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-06-22
  • 2024年6月17日,中国农业科学院(深圳)农业基因组研究所程时锋团队联合国内外优势单位在Nature发表了题为Harnessing Landrace Diversity Empowers Wheat Breeding的研究论文。

    随着全球人口不断增长、极端恶劣环境日益频发、小麦新品种培育的遗传增益效应逐渐减缓等一系列挑战,科学家们需要寻找提高小麦产量、品质、抗逆性和适应性的有效途径,以保障全球粮食安全和农业可持续性发展。挖掘和利用小麦的遗传和表型多样性,开发高效精准的表型鉴定、基因发现和育种应用的小麦基础科研资源和技术平台,是突破小麦育种障碍、开展小麦全基因组设计育种、并培育新一代高产优质小麦品种的必然之路。

    该研究引进了英国John Innes Centre研究所保藏的百年前收集的来自世界三十多个国家的全套小麦种质资源(827份A.E. Watkins小麦地方品种和220份全球现代品种),开展了小麦群体全基因组变异图谱构建、大规模的表型鉴定、遗传作图群体构建,以及挖掘了控制137个性状背后的侯选基因、单倍型和相关变异等系列工作。

相关报告
  • 《FAO推广保护小麦地方品种和遗传多样性的新项目》

    • 来源专题:农业科技前沿与政策咨询快报
    • 编译者:李楠
    • 发布时间:2017-11-28
    • 粮食和农业植物遗传资源国际条约(International Treaty on Plant Genetic Resources for Food and Agriculture,ITPGRFA)是联合国粮食及农业组织(FAO)于2001年批准的一项协议,旨在通过世界植物遗传资源的保护、交流及可持续利用等措施来实现粮食保障。通过建立这样的全球体系,农民、植物育种人员和科学家可获取并提供植物遗传材料,进而使ITPGRFA签署国获取具有抗旱、抗虫害及抗其他灾害特性的高品质、高营养农作物。 在阿富汗、伊朗和土耳其的边远山区小农场,小麦地方品种,即极具多样性的传统本地品种,种植最为普遍,这是由于它们产量稳定、产品质量高。然而,这些地区也极易受到气候变化的影响,如频繁的降水、干旱和高温。此外,当地农民没有足够能力保护并改善本地品种,现代品种又在不断推广,本地品种正在以惊人的速度逐步消失,大大减少了重要的农场小麦多样性。 为了促进小麦生产多样化,增强阿富汗、伊朗和土耳其3国农作物抵抗气候变化的能力,ITPGRFA于2016年初启动小麦地方品种项目(Wheat Landraces project)旨在通过农户提升种子产量和推广后进行评估、精选及运送至目标团体等方式来维持、改善这3个国家的本地品种。这一项目由国际玉米小麦改良中心(International Maize and Wheat Improvement Center,CIMMYT)土耳其分部牵头,选择抗旱和抗高温的小麦本地品种,随后培植含有这一特质的胚质,并将这一成果分享给其他地区。项目也包括对农民的培训,告诉农民如何使用新型可持续的方法种植小麦本地品种,以及保持生物多样性的重要意义。CIMMYT已在3个目标国家开展了多次有关本地品种可持续发展与保护的教育研讨会。例如,2017年6月,阿富汗、伊朗和土耳其3个国家的300多位农民、技术推广员和研究人员参加了关于小麦本地品种保护、可持续农业实践及田间制种等议题的培训活动。此外,针对项目的进展和未来发展目标,土耳其和伊朗的农民、政策制定者、国际组织代表、技术推广员也参加了项目评估活动。该项目将继续拓展对本地小麦品种的评估,帮助3个国家的农业团体更多地采用改进的本地小麦品种。 (编译 李楠)
  • 《美日科学家揭秘麦瘟菌进化机制促进抗病小麦育种》

    • 来源专题:农业科技前沿与政策咨询快报
    • 编译者:李楠
    • 发布时间:2017-11-28
    • 麦瘟菌是一种可以感染麦穗的真菌,通过阻碍种子生长可使作物损失达到100%。由于麦瘟菌本身存在抗药性,杀真菌剂的效用十分有限,而目前普通的栽培小麦对于麦瘟病无抵抗能力。麦瘟病最初在20世纪80年代在巴西被发现,之后便迅速扩散到周边国家,包括阿根廷、巴拉圭和玻利维亚,近些年该疾病才被控制在南美范围内。历史上,美国肯塔基州甚至整个北美地区的栽培小麦均未受到过麦瘟菌的影响。然而,2011年,在美国肯塔基州普林斯顿英国研究教育中心(UK Research and Education Center),研究人员在一次实验研究中发现了一株患病的麦穗,并将其鉴定为麦瘟病。自2016年起,麦瘟病席卷孟加拉国,2017年该疾病再次侵袭孟加拉的同时还出现在印度。 麦瘟病在全球范围内的频繁爆发,促使全球植物病理学研究机构关注这种植物病毒,同时加速培育抵御该病菌小麦的进程。日前,由日本神户大学、日本岩手生物技术研究中心、美国肯塔基大学植物病理学系等多个机构联合开展研究,表明2011年采集的肯塔基病原体与南美洲麦瘟菌的基因不同,与在美国黑麦草和牛尾草中发现的菌株有相关性。因此推测,2011年在肯塔基州发现的病菌不是外国引进的病原体引起的,很可能是从牧草“跳跃”传播到小麦引起的。并且,肯塔基麦瘟病菌株经历了关键基因的突变,该基因能编码麦瘟病抗性蛋白,即这种突变会损害“好”蛋白质的功能,从而让真菌以规避识别的方式躲避小麦抗性反应。此外,研究发现2016年孟加拉国爆发的麦瘟病很可能是由来自南美洲的一种真菌菌株引起的。研究团队揭示了南美洲菌种的致病机理。目前,该研究结果发表于近日出版的《科学》(Science)杂志。 该研究对引起新作物病变的基因变异进行了重要思考,这一研究成果将会推动抗病性更强更持久的作物品种育种进程。 (编译 李楠)