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世界首款大麥高密度液相SNP芯片研發成功

宋衛寧教授團隊。(受訪者供圖)

(大文新聞網記者 李陽波)分子育種目前已成為世界農作物育種的熱門發展方向,而第3代新型分子標記SNP(單核苷酸多態性)芯片則是分子育種的核心和關鍵。記者7日從西北農林科技大學獲悉,該校農學院宋衛寧教授團隊與博瑞迪生物合作成功研發的大麥40K SNP芯片近日正式發布,該SNP芯片一舉突破了以往全球大麥芯片缺乏我國種質資源、野生資源,以及青稞資源基因組信息等關鍵瓶頸限制,其中儲存的40519個大麥遺傳信息,亦將成為我國大麥分子育種、設計育種和理論研究的利器,為我國大麥選育優良品種提供了堅實的支撐。

大麥優良品種選育受制歐美芯片

據了解,面對日益加劇的全球糧食安全問題,全球農業育種專家開始將先進的分子生物技術與常規育種技術相結合,希望能從本質上推動農作物育種領域的綠色革命,緩解甚至就此解決全球糧食安全問題。其中,SNP作為最新發展起來的第三代分子標記技術,被業界給予厚望,目前已廣泛應用於水稻、玉米、大豆等作物研究中。

大麥是全球位居第四的重要禾本科作物,除了人畜食用外,也是食品和飲料工業應用廣泛的重要原料,而且能夠在乾旱、鹽鹼等嚴酷環境中種植。在我國青藏高原,青稞(裸大麥)具有極其重要和特殊的經濟文化價值。然而,目前市場上用於理論和育種研究的大麥芯片產自歐美,不僅是傳統的固相芯片,同時更重要的是,這些芯片不包含野生材料基因組信息,也沒有我國大麥尤其是青稞的基因組信息,對於我國大麥優良品種的選育,帶來巨大的影響。

自主知識產權SNP芯片優勢明顯

為徹底突破這一阻礙我國大麥育種發展的瓶頸,宋衛寧教授團隊在前期對來自全球不同生態區和不同類型的155份大麥材料(包括野生大麥、農家種和栽培大麥品種及青稞)進行全基因組重測序,並從海量SNP數據里集中挑選了代表性強、多態性高的位點信息,然後整合已鑒定的數百個重要性狀相關位點信息,採用GenoBaits技術,成功開發了世界首款大麥高密度液相SNP芯片。

據悉,該款芯片具有自主知識產權,包含了40519個SNP位點,有均勻覆蓋全基因組、多態性高、特異性高、通用性強等優點。同時其採用的液相芯片技術,比起歐美傳統的固相芯片,具有低成本、高通量、高靈敏度以及並行檢測等優勢。通過該芯片,便可以清晰鑒定出全球大麥品種的不同種質資源,以明確它們之間的區別和親緣關係,從而篩選出不同優良性狀進行雜交組合,選育出更加優良的品種。

為我國大麥創新育種突破奠定基礎

農為國本,種為農先。據介紹,中央經濟工作會議指出,當前我國種業發展面臨新要求、新機遇和新挑戰,要解決種業「卡脖子」問題。「十四五」時期,要把種業作為農業科技攻關及農業農村現代化的重點任務,加強種質資源保護利用,注重育種新技術研發,強化種業科技支撐。

宋衛寧教授多年來一直主要從事麥類分子生物學、基因組學與遺傳改良,以及植物逆境基因組學與植物起源馴化研究。2018年,他的團隊作為中國唯一參與「國際小麥基因組測序聯盟」並承擔實質性研究工作的團隊,完成了「世界首個六倍體小麥基因組圖譜繪製」其中7DL染色體物理圖譜構建及序列破譯工作。

此次團隊成功研發的大麥40K SNP芯片,不僅突破了以往全球大麥芯片缺乏我國種質資源、野生資源和青稞資源基因組信息等關鍵瓶頸限制,為大麥分子育種、設計育種、種質鑒選與分析、高通量基因分型、QTL定位、全基因組關聯分析,以及基因組選擇提供了重要的工具。同時也為我國大麥創新育種技術研發與育種突破奠定了基礎,為有效解決種業「卡脖子」問題提供了一條新的途徑,在全球農業領域都具有廣闊的應用前景。

「絲綢之路博覽會」上展示的我國自主研發的麥子新品種。(記者李陽波攝)

 

編輯: 叁山

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