小麦基因组完整图谱绘制成功

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本报北京4月15日电（记者晋浩天）北京大学现代农业研究院、潍坊现代农业山东省实验室、小麦育种全国重点实验室取得突破性成果——全球首次成功绘制六倍体小麦的端粒到端粒完整基因组图谱，实现了小麦基因组从“头”到“尾”无缺口的精确组装。这一成果标志着小麦基因组研究迈入新阶段，为我国主粮作物高水平科技自立自强、牢牢把握粮食安全主动权提供了重要支撑。相关研究成果日前发表于国际学术期刊《自然·遗传学》。

作为粮仓支柱，小麦产量与质量的提升一直是科学家关注的焦点。然而，小麦基因组庞大、结构复杂且富含高度重复序列，长期以来阻碍了小麦研究与育种应用的深入。

通过高精度测序等前沿技术并结合多种算法，研究团队成功构建了六倍体小麦基因组，该基因组总长度达14.51Gb（约145亿个碱基）。“基因组就像一条拥有多条染色体的长线。过去，小麦基因组这条长线上有很多缺失的部分，我们在国际上第一次把这整条长线完整连起来，从头到尾没有一点缺口地拼装起来，形成了完整的小麦基因组图谱。相比以往，这一图谱在完整性、连续性和准确性上实现了质的飞跃，为功能基因组学研究奠定了坚实基础。”北京大学现代农业研究院院长、首席科学家邓兴旺说。

团队成员、北京大学现代农业研究院研究员何航说，现代普通小麦是由三个祖先物种杂交形成的六倍体作物。研究团队利用小麦基因组完整图谱，揭示了小麦从四倍体演化为六倍体过程中发生的23处主要染色体片段重排。“这些重排在现代小麦中全部保留，且断点处富含特殊短重复序列，我们推测对染色体折断和重新连接发挥了作用，有助于基因组稳定性。”

“拥有完整的小麦基因组图谱，犹如手握一份详细的零件清单。基因组里的复杂区域，就像精密仪器中那些构造繁杂、功能特殊的零部件。以前，面对这些零部件，我们不知道它们的规格和装配方式，只能盲目猜测。现在，借助这份图谱，我们能精准识别每个零部件的详细信息，知晓它们之间的关联，为探究这些复杂区域的演变历程点亮了一盏灯。”何航说。

“高质量基因组图谱为基因注释提供了前所未有的精度。”何航介绍，研究团队还注释了14万多个高置信度蛋白编码基因，其中包括许多抗病基因，为抗病育种提供了新靶点。“为确保注释准确性，我们通过蛋白质组学手段验证了基因结构，进一步提高了注释可靠性。这份经过严格校准的基因目录，将成为功能基因组学研究的宝贵资源。”

“这一成果不仅深化了对小麦基因组结构和进化机制的理解，还为解析其他复杂多倍体作物基因组提供了范例。”邓兴旺表示，未来，依托这一成果，科学家可以更精准地挖掘与产量、品质、抗病性相关的关键基因，为小麦品种改良带来重要突破。