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为棉花定向育种提供精准标记和基因资源

2019-12-25

不久前《2019我国农业科学严重进展》专项研讨报告正式发布,河北农业大学马峙英教授团队联合我国农科院棉花研讨所等单位完结的 解码陆地棉纤维质量和产值的遗传隐秘 位列其间。该专项研讨报告认为:此项研讨为棉花重要性状定向育种供给了较为精准的分子符号和基因资源,标志着我国在棉花中心种质重要性状表型、新基因开掘等范畴跃居世界抢先队伍。

基因决议了农作物的产值、质量、是否抗病抗虫等,经过对各类农作物进行基因组测序,能够愈加精确地辅导农业育种。 近来,在河北农业大学 华北作物种质资源研讨与使用教育部要点实验室 教授马峙英承受《我国科学报》采访时表明,只需说明操控重要性状的遗传分子根底,开掘有利等位基因并得到使用,就能进步种质资源使用的高效性。

棉花是世界上首要的农作物之一,现在,我国所产原棉95%来源于陆地棉。长时间的天然挑选和人工选育产生了很多的棉花种质资源,深化开掘中心种质的基因组变异是一项重要的研讨作业。一起,跟着人们需求的不断添加和纺织工艺的改善,对棉花纤维质量提出了更高的要求。

深化对陆地棉种质资源表型变异的分子根底研讨和优异遗传位点开掘,完结棉花质量、产值等重要性状的有用挑选与改进进步,是棉花育种的严重科学问题。 一个基因,即一个DNA片段,可理解为一串储存着生命孕育、成长、凋谢的暗码。在科学家能够破译并了解其之前,由其操控的生命信息被悄然仿制、转录并表达,完结物质的组成和生命的顶替。 马峙英介绍,基因并非是生命细胞中最小的单位,当咱们把基因再进一步剖分就会发现,一个基来由N个单碱基对组成。SNP便是单碱基发作多种改变的一种状况,碱基对的种类和排序决议了植物性状的体现多样化。

历经6年的吃苦攻关,马峙英研讨团队联合国内8个单位,对从我国棉花种质资源库7362份陆地棉中筛选出的419份中心种质进行基因组重测序,均匀深度达6.55倍,找出366万个单核苷酸多态性,经过田间环境栽培判定获得了20多万个表型数据,发现了与棉花纤维长度、强度等重要性状相关的基因组变异和遗传位点及其染色体散布规则,这是当时世界棉花测序和相关剖析中测序深度、种类表型判定、找到变异基因位点和基因数目等较为丰厚的一项研讨效果,为棉花重要性状定向育种供给了较为精准的符号和基因资源。

马峙英告知《我国科学报》,浅显地讲,便是该项研讨对人类在陆地棉整个驯化、挑选和环境习惯进程中保留了哪些有利于进步质量和产值的基因位点进行了全面剖析和开掘,为棉花质量、产值等经济性状的有用挑选与改进进步,也便是培养纤维又长又强、产值又高的棉花新种类供给了重要科学依据。

6年多的科研攻关,多少个日日夜夜的苦熬坚持,是团队每个成员都难以忘却的。从2012年开端构思,凝练出大规模开掘棉花种质资源表型变异分子根底和优异遗传位点的科研方针,到完结419份棉花中心种质的基因组重测序和多年多点的田间栽培判定,频频的田间查询记载和实验室性状测定、考察,加之结合DNA大数据对许多育种家们关怀的性状进行全面剖析和总结,作业有多大显而易见。 团队成员张桂寅研讨员说。

整个研讨最难的阶段,我觉得首先是田间表型判定、发现和承认基因组变异,以及怎么判定优异位点的进程。 团队成员王省芬教授说,为了寻觅或许受其影响的基因,他们判定了纤维长度、强度、铃重、衣分等13个纤维质量和产值性状,查询数据记录本摞起来有两尺多高。日复一日在实验室和试验田之间奔走,外人看来或许是单调而辛苦的,但团队成员们却不认为然,以苦为乐。

与马峙英一道从事棉花种质资源和育种研讨30多年的张桂寅研讨员介绍,该研讨将很快被科学家使用于棉花分子规划育种,现在惯例棉花育种需求多年田间栽培和挑选,将来依据SNP分子符号,直接在实验室就能进行精准规划和挑选,可明显进步育种功率和准确性,然后完结未来棉花育种 按图索骥 。

近年来,马峙英研讨团队在棉花基因相关范畴的研讨在世界上引起重视:该团队先后于2014年和2015年与我国工程院院士喻树迅团队协作,分别在《天然 遗传学》和《天然 生物技能》上以平等奉献榜首作者宣布科研效果;2018年5月,在英国爱丁堡大学举行的世界棉花基因组大会,马峙英应邀向参加会议的10多个国家的100多名专家,报告了棉花基因组变异和纤维性状遗传范畴的重要研讨效果。随后,《天然 遗传学》在线宣布其该项研讨效果的文章。

此外,现在马峙英棉花研讨团队现已育成15个不同类型的抗病优质高产棉花新种类,曾获何梁何利基金科学与技能创新奖1项,国家科技进步奖二等奖2项,省部级科技效果一等奖4项,国家教育效果二等奖1项,国家教育名师奖1项。

棉花基因组测序的完结,能够为棉花功用基因组学研讨供给重要的资源渠道,其可用于开发很多分子符号,加快重要农艺性状基因的遗传定位和高效体系地克隆棉花的重要功用基因,解析棉花高产、纤维质量、抗病性等重要性状的分子机制;基因组测序可提醒棉花不同种质资源的优异基因组成,为杂交育种的亲本选配与集体规划等供给理论根底;进行功用性分子符号的判定与开发,可进行基因型的直接挑选,进步育种中挑选的准确性和功率等。 马峙英表明,研讨团队下一步将环绕棉花纤维质量、产值相关的基因研制攻关,经过完结基因组改进,培养更好的棉花新种类,推进棉花经济社会效益再进步。

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