近日,中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所周美亮研究員團隊與英國南安普頓大學雜糧作物中心Mark A. Chapman教授應邀在《新植物學家(New Phytologist)》上發(fā)表了綜述性研究文章,系統(tǒng)概述了群體基因組學和泛基因組學方法在推動未充分利用和雜糧作物科學研究及保障未來人類食物和營養(yǎng)安全方面的應用前景。
據(jù)周美亮研究員介紹,世界人口的增加和環(huán)境氣候的變化,為實現(xiàn)2030年全球零饑餓計劃帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。主要糧食作物應對氣候變化和極端環(huán)境的耐受力有限,飲食同質(zhì)化造成隱性饑餓的風險增加。相對而言,未充分利用和雜糧作物通常具有獨特的營養(yǎng)價值和更好的環(huán)境適應能力,是未來作物改良的重要基因資源,開發(fā)潛力巨大。但是當前全球?qū)@些作物的研究和投入極度不足,嚴重制約了其深度開發(fā)和利用。
該文章指出,相比于主要糧食作物,雜糧作物關(guān)鍵基因挖掘和基因組學信息缺乏,在一定程度上制約了其遺傳改良進程。近年來,群體基因組學和泛基因組學等基因組學技術(shù)在雜糧作物中的應用逐漸增多,在研究雜糧作物特有營養(yǎng)物質(zhì)(如燕麥的β-葡聚糖、蕎麥的黃酮和食用豆的脂質(zhì)等)合成以及獨特的抗逆性(如谷子的抗旱性等)方面發(fā)揮了推動作用。同時還對雜糧作物基因組研究的發(fā)展策略進行了展望:即在參考基因組的基礎上,通過群體基因組學和泛基因組學挖掘與雜糧作物優(yōu)異農(nóng)藝和品質(zhì)性狀相關(guān)的候選基因,并通過分子標記輔助育種和雜交育種等手段有效地篩選和培育新的優(yōu)異種質(zhì)資源,為提高雜糧作物甚至主要糧食作物的抗逆水平和營養(yǎng)價值提供遺傳基礎。
該論文同時也建議為了應對全球人口數(shù)量逐漸增加、食物多樣化需求日益增長和極端氣候環(huán)境變化等各種不確定因素風險,各國應當更加重視雜糧作物種質(zhì)資源的調(diào)查收集、遺傳多樣性保護、基因型和表型的精準鑒定以及種質(zhì)資源的直接開發(fā)與利用,以確保雜糧作物作為戰(zhàn)略儲備基因庫能夠應對全球人口增長和氣候變化所帶來的食物安全和營養(yǎng)同質(zhì)化的挑戰(zhàn)。
周美亮研究員為該論文的通訊作者,Mark A. Chapman教授為第一作者,作科所博士后何毓琦為第二作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃-雙子葉雜糧高效育種技術(shù)與品種創(chuàng)制、國家自然科學基金等項目的支持。
文章鏈接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18021