中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小麥育種新技術(shù)及應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)綜合利用多種誘變方式，歷經(jīng)10余年創(chuàng)制了覆蓋株型、葉型、穗型、粒型、根系等全生育期不同性狀的大容量呈梯度的小麥表型突變體庫，并構(gòu)建了以六倍體小麥骨干親本京411為背景的全外顯子大容量突變體庫，為小麥功能基因挖掘與新品種培育提供了重要材料基礎(chǔ)。7月4日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。
全基因組或全外顯子測(cè)序突變體庫為作物功能基因研究提供重要材料基礎(chǔ)。小麥基因組龐大，組裝注釋的中國(guó)春小麥2.1版參考基因組共約14.4Gb，包含106913個(gè)高置信度基因和159840低置信度基因。盡管小麥外顯子測(cè)序突變體庫已有報(bào)道，構(gòu)建高容量、涵蓋更多基因變異的突變體庫對(duì)于小麥功能基因組研究非常必要。
該研究以EMS、高能碳離子和伽馬射線等不同誘變方式創(chuàng)制的2162份小麥突變體為材料，結(jié)合突變體外顯子捕獲測(cè)序和野生型三代測(cè)序組裝校正，鑒定到18,025,209個(gè)突變位點(diǎn)，有效突變覆蓋96.7%的高置信度基因和70.5%的低置信度基因，每一千個(gè)堿基的編碼區(qū)平均檢測(cè)到47.1個(gè)突變，測(cè)序表明EMS類型單堿基突變位點(diǎn)陽性率達(dá)94.5%。通過比較EMS、高能碳離子以及伽馬射線誘導(dǎo)的序列變異特征，發(fā)現(xiàn)高能碳離子和γ射線比EMS誘導(dǎo)更豐富的氨基酸變異以及較多的大片段缺失。研究還利用正向和反向遺傳學(xué)案例闡明了該突變體庫在小麥功能基因研究中的應(yīng)用。在該研究基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)搭建了小麥外顯子基因突變位點(diǎn)檢索網(wǎng)站：http://jing411.molbreeding.com/。自2022年6月運(yùn)行以來，已為國(guó)內(nèi)外小麥研究人員提供突變材料400余份次。
據(jù)悉，基于該突變體庫，團(tuán)隊(duì)前期通過正向遺傳學(xué)方法，發(fā)掘了小麥著名矮稈基因Rht8、抽穗期基因Vrn、穗型基因Q等重要性狀的新基因和新等位變異10余個(gè)；利用反向遺傳學(xué)方法，鑒定出小麥籽粒硬度、淀粉合成、麥瘟病等性狀調(diào)控基因的新等位變異400多個(gè)，發(fā)表研究論文40余篇，為小麥功能基因挖掘與新品種培育提供了重要材料基礎(chǔ)。
作科所熊宏春副研究員和郭會(huì)君研究員為該論文的共同第一作者，劉錄祥研究員為該論文的通訊作者。本研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：http://doi.org/10.1111/pbi.14111
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