原標題：河南農大繪製黑麥基因組高品質精細物理圖譜 畫出糧食作物抗逆改良“導航圖”

黑麥 任天恒攝

河南農業大學農學院學生正在實驗室做實驗。楊建平攝

　　有了這份圖譜，未來有望更加高效地培育出擁有高産、抗病、抗寒等優秀性狀的小麥新品種。

　　近日，河南農業大學聯合國內多所大學以及科研單位繪製出了目前世界上二倍體糧食作物中最複雜的黑麥基因組的高品質精細物理圖譜，成果發表于最新一期的國際著名學術期刊《自然·遺傳學》（NatureGenetics）。

　　“這項基礎研究成果解決了國際小麥研究領域長期懸而未決的一個難題，是我國為世界農作物研究作出的新貢獻。”4月6日，中國工程院院士、河南農業大學校長張改平表示，這是國際作物科學界首次完成對黑麥基因組精細物理圖譜的構建，對麥類等作物遺傳改良具有重要的指導作用。

　　為什麼要繪製黑麥基因組圖譜？

　　黑麥是什麼？通俗地講，它是小麥的“堂兄弟”。

　　“從‘血緣’上講，黑麥與小麥的關係，比大麥與小麥的關係還近，目前中國大約50%的小麥品種，都攜帶有黑麥的染色體片段和基因。”論文共同通訊作者、河南農業大學農學院院長王道文介紹。

　　黑麥雖然不像小麥這位“高富帥”那樣風光無限，卻憑著抗寒、抗病、耐旱等多種獨特抗逆能力，在自然條件惡劣地區顯示出強大的生存能力，在“麥子家族”中擁有了一席之地。

　　“在海拔3000米以上的高寒地區，小麥基本無法收穫，但黑麥畝産仍然能達200斤以上。它還可以作為牧草，給土壤貧瘠地區帶來可觀的生態效益和經濟效益。”王道文説，這些優秀品質讓黑麥備受農學家的青睞。

　　上世紀50年代，我國科學家開始對黑麥進行研究。中國科學院院士鮑文奎于上世紀70年代育成了八倍體小黑麥。這種小黑麥在西南、西北高寒瘠薄山區得到推廣。

　　然而，迄今為止黑麥遺傳資源優勢尚未得到最大限度的發揮，其中一個原因，就是黑麥基因組精細圖譜的組裝未完成，育种家往往是“知其然而不知其所以然”。只有從基因組層面對黑麥進行解析才能探索出黑麥更多的基因密碼，應用到育種工作中，培育出更優秀的麥類作物新品種。

　　“成功構建黑麥基因組高品質精細物理圖譜，如同為糧食作物抗逆改良研究提供了一張‘導航圖’。”王道文比喻道，“我們可以根據對待培育品種的性狀與功能需求，直接找到相應的黑麥基因加以轉移和利用。”

　　圖譜將為小麥研究帶來什麼？

　　這份黑麥基因組高品質精細物理圖譜，最顯著的特點是“高品質”和“精細”。

　　“相對於其他二倍體麥類，黑麥基因組更加複雜，其大小是玉米的4倍、水稻的25倍。將其完整解析後，科學家們可以迅速在80億個鹼基中找到所需要的特定結點。”論文共同通訊作者、河南農業大學農學院特聘教授楊建平説，這就如同“在南美熱帶雨林中迅速定位到一片葉子”。

　　在這張“導航圖”的指引下，通向黑麥基因“寶庫”的路徑清晰呈現，可以和許多育种家正在進行的工作實現“無縫對接”。

　　“這份基因圖譜將極大提升小麥育種工作的精確度和效率。”楊建平告訴記者，“比如説，我國推廣面積最大的小麥品種‘矮抗58’，體內有2000多個基因來自黑麥。有了‘導航圖’，育種專家就可以對其進行精準優化，刪除對品質不利的基因片段，讓‘矮抗58’的整體表現更上一層樓。”

　　“目前小麥的種植範圍，還受到諸多地域環境條件的限制，在基因導航的支持下，育種專家可以更好地將黑麥抗高寒、耐瘠薄等特性‘轉移’給小麥。”楊建平説，就像袁隆平培育出“海水稻”一樣，不久的未來，育种家們也有望培育出性能優異的“高原小麥”“戈壁小麥”。

　　這次協同創新有哪些示範意義？

　　“這份基因組圖譜的成功繪製，既是河南農業科研力量在基礎研究領域的一次集中展現，也是國內外科研單位協同創新的一次典範合作。”河南農業大學農學院黨委書記郭戰偉的話語中充滿了自豪。

　　一直以來，河南農業大學將補齊河南省基礎科研“短板”視為重要目標，把目光瞄準這一國際作物基因組學和小麥研究領域的重大問題，開啟科研協同創新攻關。

　　“完成項目的整個過程，就像建一幢摩天大樓。”論文共同第一作者李廣偉介紹，該項目2016年啟動，歷時4年，河南農大作為項目牽頭方，擔任了“工程組織者”“設計師”和“主體施工者”的角色；四川農業大學為項目提供了最可靠的研究材料“威寧黑麥”；北京大學為黑麥基因組進行了精準的轉錄組和基因表達分析；百邁客生物科技公司為項目信息分析提供了高通量測序和大數據運算支撐……

　　“黑麥基因組精細圖譜繪製的背後，是我省乃至全國農業領域科研創新人才團隊、平臺裝備和技術實力快速增長的體現。”郭戰偉表示，這是一次“從0到1”的突破。至此，河南不僅是國內小麥種植大省、小麥育種強省，也在小麥基礎研究領域達到了國際一流水準。（河南日報記者尹江勇 劉曉波）