我省在穀子功能基因組學研究領域取得重大突破

山西農業大學雜糧分子育種團隊近日在國際植物領域頂級期刊Nature Plants（1區Top期刊，SCI影響因子13.256）發表論文。據悉，這是我省在Nature Plants以第一單位發表的首篇論文，也是近年來國際穀子研究領域發表的影響因子最高的論文。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金和山西省重點研發計劃的資助。

據了解，穀子通常是5月播種，10月收穫，一年一季，生長周期要5個月左右。對於科研人員而言，5個月的等待是一個漫長的過程。因此，模式植物體系的建立對於科研來說意義重大。「和農民一樣，科研工作者也希望研究對象能夠長得快一點。」該課題科研人員、山西農業大學王興春教授介紹道，此次，團隊成功培育出新的模式植物「xiaomi」，它的生育期只有2個月左右，株高僅30釐米左右，適合室內大規模種植研究，大大縮短了高產禾穀類作物科學研究的周期，並能提供大量的研究材料。

雜糧分子育種團隊由我省高層次引進人才韓淵懷教授於2010年組建，主要從事雜糧功能基因組學、氮磷高效利用的分子調控網絡、穀子優異品質形成的分子機制和穀子白髮病抗性機制等研究。長期以來，穀子品種選育主要依靠傳統育種方法，嚴重影響穀子品質、抗逆育種。利用分子標記輔助育種可以高效、精準地開展品質及抗性等方面的育種，而分子育種的前提是要明確控制相關性狀的基因，這就需要通過功能基因組學的手段進行分析。開展功能基因組學需要基因組序列質量高、生育期短的模式材料。因此，利用超早熟穀子「xiaomi」模式體系可以幫助科研人員發掘穀子中控制品質、抗逆、耐貧瘠等特徵的相關基因，進而利用這些基因的分子標記開展穀子分子育種，培育米色好、口感好、保健功能強、抗逆、水肥高效且適於機械化栽培的優質穀子品種。

團隊負責人韓淵懷教授介紹，此次論文發布的研究成果，是團隊利用EMS誘變技術對山西省名優穀子晉谷21進行了誘變，從中篩選到超早熟突變體「xiaomi」。該成果還深入研究了穀子基因庫。團隊利用二代、三代基因測序技術對該超早熟材料進行了基因組測序和組裝，獲得了「xiaomi」高質量參考基因組，構建了全生育期基因表達圖譜和穀子多組學資料庫，更加明確基因表達的位置，不僅大大縮短育種進程，提高育種效率，而且大幅降低育種成本，培養出更多優良性狀，是國際第一個比較全面的資料庫，極大地方便了穀子功能基因組學研究，並且經過大量摸索和嘗試，團隊還建立起一套方便快捷、高效穩定的農桿菌介導的遺傳轉化體系，使得「xiaomi」成為高產禾穀類研究的理想模式植物體系。該體系將會極大地促進穀子以及其他禾穀類作物的功能基因組研究，對於發掘禾穀類基因資源、高產禾穀類植物高光效研究以及分子育種具有重要的意義。