中國農(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序和野生型三代測序組裝校正，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)平均檢測到47.1個(gè)突變，測序表明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