本網訊 近日,中國農業科學院作物科學研究所毛龍研究團隊與合作單位在小麥多倍化過程中雜種優勢形成機理研究方面取得進展,為進一步克隆鑒定小麥的優異基因提供了新的策略。相關研究成果在線發表于最近一期的國際著名植物學權威刊物《植物細胞(The Plant Cell)》上,為該領域首次報道。
大多數作物都是多倍體植物,如麵包小麥、油菜、棉花等,在漫長的演化過程中,經過同類或不同物種間雜交和染色體加倍形成,並在這一過程中將雜種優勢固定在其中。麵包小麥,也叫普通小麥,是一個典型的異源六倍體作物,經歷了兩次異源多倍化過程:即約50萬年前的二倍體烏拉爾圖小麥 (AA) 和類似擬斯卑爾脫山羊草 (SS) 形成早期的四倍體 (AABB)。四倍體小麥又在大約8000前和野生粗山羊草 (DD)雜交,經染色體加倍形成現在的普通小麥。在這一過程中,小麥的抗病性、適應性與品質得到大大改善,再加上人工選擇、馴化,使小麥走出其位於中東的發源地,遍佈地球上各個角落,成為世界上種植區域最廣的第一大糧食作物。這都要歸功於六倍體中的遺傳雜合狀態。由於多倍體固定了雜種優勢,利用多倍體來研究雜種優勢的形成機理是目前國際上的熱點研究領域。
毛龍研究團隊用四倍體硬粒小麥(AABB)和二倍體粗山羊草(DD)作為親本進行雜交並經染色體加倍獲得新合成的異源六倍體小麥。該團隊利用新合成的異源六倍體小麥追溯了小麥形成早期的遺傳狀態,發現四倍體親本和二倍體親本對六倍體小麥的雜種優勢有各自獨特貢獻,即在六倍體小麥裏,前者的基因可能主要加強其發育能力,而後者則可能大大貢獻于它的適應性。