马铃薯基因组打开门未来的粮食安全

20多年后的第一个版本人类基因组,科学家们Ludwig-Maximilians-Universitat慕尼黑和马普植物育种研究所科隆首次解码高度复杂基因组的土豆。这个技术要求研究奠定了生物技术基础加快育种更健壮的品种——多年的植物育种目标和全球粮食安全的一个重要步骤。

今天市场上买土豆时,买家很可能是回家的品种已经100多年前。传统的马铃薯品种很受欢迎。然而,这个例子中也强调了缺乏多样性主要马铃薯品种。然而,可能很快就会改变:人员的遗传学家Korbinian Schneeberger能够生成第一个完整马铃薯基因组的组装。这为育种新铺平了道路,健壮的品种:

“土豆是全世界越来越不可或缺的饮食甚至包括像中国这样的亚洲国家,大米是传统的主食。在这个工作的基础上,我们现在可以实现genome-assisted马铃薯新品种的育种也将更有效率和耐气候变化——这可能对几十年实现粮食安全产生巨大影响。”

尤其是低多样性使马铃薯植物容易感染疾病。这可以有明显的后果,最戏剧性的爱尔兰饥荒的1840年代,在多年来几乎整个土豆腐烂在地上,和数以百万计的人在欧洲遭受饥饿,因为单一品种生长不抵抗新兴块茎枯萎。在1950年代和1960年代的绿色革命,科学家和植物育种者成功地实现大产量的增加我们的许多主要作物主食如大米或小麦。然而,土豆已经没有类似的促进,努力培育新的品种较高的收益率仍然很大程度上是不成功的当前日期。

原因很简单,但已被证明难以解决,而不是继承一份每个染色体来自父亲和母亲(如人类)土豆继承每个染色体来自父亲和母亲各两份,使它们有四个副本的物种的染色体(四倍体)。四份每个染色体也意味着四种基因,这使它具有较高的挑战性和耗费时间来生成新的品种,港口所需的个人属性的组合;更重要的是,每个染色体的多个副本也使马铃薯基因组的重建一个更大的技术挑战比人类基因组。

研究人员克服这个长期存在的障碍就是使用一个简单而优雅的把戏。而不是试图区分四个,通常非常相似,染色体复制,Korbinian Schneeberger连同他的同事Hequan太阳和其他同事绕开这个问题,大量的个人花粉细胞的DNA测序。与所有其他细胞,每个花粉细胞只包含两个随机副本的每个染色体;这促进了整个基因组的序列的重建。

概述栽培马铃薯的完整DNA序列有可能极大地促进繁殖和科学家的雄心和植物育种者都已经很多年了。手里拿着这些信息,科学家们现在可以更容易地识别基因变异负责可取或不受欢迎的。

参考:太阳H,焦WB, Krause K, et al . Chromosome-scale和haplotype-resolved基因组组装的四倍体的马铃薯品种。Nat麝猫。3月3日在线发表2022:1-7。doi:10.1038 / s41588 - 022 - 01015 - 0

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。