中国农科院作物科学研究所研究员贾继增领衔的研究团队最新研究成果于2017年11月20日发表于《自然·植物》期刊上。该研究在小麦D基因组测序研究中,揭示了转座子(TE)在小麦基因组中的重要功能,完成了染色体级别的D基因组精细图谱的绘制,并首次获得一个完整的整合图谱。
生产上广泛种植的普通小麦是一种异源六倍体,含有A、B和D三个基因组。虽然同为粮食作物,但普通小麦的基因组巨大而且复杂,是水稻基因组的40倍、人类基因组的5.5倍。贾继增介绍,小麦是世界最重要农作物之一,和其他作物相比转座子含量特别高。这使得小麦基因组测序组装异常困难。粗山羊草是小麦D基因组供体种,对小麦品种改良非常重要。该研究团队在2013年完成了粗山羊草基因组草图的绘制,研究成果在《自然》上发表,4年多来已被引用412次,成为小麦研究领域高被引论文之一。然而受当时技术条件所限,研究的深入与基因组信息的利用不足。
近年来,该团队利用二代、三代等测序技术与最新的组装技术,对D基因组重新测序和组装,将组装质量提高210倍,完成了染色体级别的D基因组精细图谱的绘制。利用高质量的组装结果,准确地进行了基因注释,构建了基因分布图、基因表达图、假基因分布图、重复序列分布图、甲基化分布图、重组率分布图和smallRNA分布图。研究发现,粗山羊草基因组中有一批基因在近期发生了复制。研究还重点分析了TE对基因组结构、基因复制、假基因形成与基因表达的影响,发现有近1/2的基因中携带有TE,是已测序基因组中携带TE基因最多的物种,也是迄今为止报道的假基因数量最多的物种。TE通常还抑制基因的表达。该研究还首次把近30年来三代分子标记和之前检测到的重要农艺性状基因和QTL定位到小麦D基因组上,获得一个完整的整合图谱。