打破面包的遗传密码

小麦是最重要和广泛种植的粮食作物之一，提供全世界人类消耗的卡路里的约20%。这在很大程度上是由于作物能够适应各种气候，以及谷物的质量，这是面包师面粉的理想选择。然而，许多小麦物种是多倍体，并且具有极其庞大和复杂的基因组，使遗传和功能分析变得困难。

由中国BGI Schenzen的王军和沙特阿拉伯国王阿卜杜勒阿齐兹大学领导的一个大型国际研究团队现已测序了两种在现代小麦进化中起重要作用的祖先物种的基因组。他们的研究结果发表在Nature12的两篇背靠背论文中，对作物的环境适应性和农艺学重要性状进行了深入分析，并为研究如何进行遗传改良提供了资源。

普通面包小麦，Triticum aestivum，有六套染色体。它起源于大约8000年前的肥沃新月，通过自然穿越具有两组染色体的野生山羊草(Aegilops tauschii)和栽培的小麦T.tragidum，其具有四组染色体。

Wang和他的同事使用最先进的DNA测序技术为Ae生成基因组草图。tauschii和野生的einkorn小麦T. urartu，它是A基因组的祖先物种，是面包小麦的基本基因组。

该阂。tauschii基因组包含43种蛋白质编码基因。与其他主要作物如水稻，高粱和玉米相比，导致抗病性，非生物胁迫耐受性和谷物质量的基因家族显着扩大。此外，该数据预测存在编码159种先前未知的microRNA的基因，其中一些可能有助于面包小麦在低营养土壤中生长的能力。

在T.urartu中，预测了总共34,879个蛋白质编码基因。它的基因组也有与抗病相关的基因的轻微扩增 - 含有近600个此类基因，而水稻中只有460个，玉米中只有106个。

与常见的草种Brachypodium distachyon相比，T. urartu基因组显着增大。然而，作者发现这主要是由于在T. urartu中分离单个基因的序列较大，而基因数量的轻微增加可以忽略不计。

Wang及其同事还发现，这两个基因组中的大部分都是由转座因子或“跳跃基因”组成。这表明其基因组的扩张最近才发生，这是在3千万年前Pliocence时期突然的气候变化期间发生的。

“这些基因组仍然是支离破碎的草案，因此我们正在努力改进它们，我们也在对它们进行全面比较，”Wang说，并补充说新的研究结果可以帮助育种者生产更好的小麦品种。