由 KAUST 领导的国际研究团队开发了野生草种 Tausch 山羊草 (Aegilops tauschii) 的基因组资源。这一新发现将加速基因发现研究，并为小麦进化遗传学的故事提供新的启示。

从基因角度解析现代面包小麦

现代小麦(Triticum aestivum)是由三种野生禾本科植物杂交进化而来的。其中一种(Ae. tauschii)被称为小麦 D 基因组的供体。如今，野生小麦亲属代表着潜在的有益基因的遗传库，可用于改良现代小麦品种。

KAUST 研究人员 Brande Wulff 和 Simon Krattinger 合作开展了多个项目，克隆小麦和野生植物近缘种的基因，并确定各种化合物在小麦抗病性中的作用。

现在，两个团队的博士研究员 Emile Cavalet-Giorsa 和 Andrea Gonzalez-Munoz 与博士后 Naveenkumar Athiyannan 共同领导了一项国际研究项目，为粗粒山羊草建立了一套全面的基因组资源。这项研究发表在《自然》杂志上。

节节麦泛基因组

Wulff 实验室致力于生成该物种的泛基因组，作为发现抗性基因的基因组资源。

研究人员从最初收集的 900 个粗粒小麦样本或种质中，整理出 493 个遗传上不同的种质。然后，他们联系了开放野生小麦联盟(OWWC)，以挑选出具有其他研究人员感兴趣的特征的种质。

这对于需要大量资源投入的项目至关重要。OWWC 是一个重要的国际合作项目，旨在通过探索野生作物亲缘种的有用遗传多样性来改良小麦。该联盟汇集了来自 15 个国家的研究小组和研究人员。

“我们挑选的许多品种都具有抗病基因或令人感兴趣的农艺性状，例如抗逆性，”Gonzalez-Munoz 解释道。“OWWC 的其他研究人员正在使用这些品系，因此他们受益于高质量的基因组组装。”

经过这些输入和筛选，以确保物种的遗传多样性得到体现，研究团队编制了 46 个高质量的节节麦基因组组装。

基因发现

这些基因组装的价值在于它们具有发现基因的潜力。Gonzalez-Munoz 和 Athiyannan 接下来筛选了这些基因组装，以识别抗锈病基因。

一种秆锈病抗性基因从一种节节麦种质转移到了普通小麦中(这一过程称为基因渗入)，并被遗传定位到秆锈病抗性基因座 Sr33 上。

“就秆锈病基因(Sr66)而言，到目前为止，我们还没有找到在同一种质中同时包含 Sr33 和 Sr66 的基因组，”Athiyannan 说道。

“早期的研究让我们质疑它们是两个独立的基因还是同一基因的等位基因。

“现在，由于找到了包含位于不同位置的两个基因的该种质，我们可以确认它们是不同的基因，”他解释道。

另一项重要发现是，研究人员还发现了一种抗叶锈病基因，该基因编码最近出现的具有独特整合域的抗性小麦串联激酶蛋白。

冈萨雷斯-穆诺兹目前正在利用这些资源来发现一种具有与抗压能力相关的特性的基因。

小麦D基因组的起源和进化

与此同时，Cavalet-Giorsa 专注于分析小麦基因组。“小麦有很多基因渗入，即野生近缘种自然杂交，”他说。

“了解不同野生近缘种的贡献对于解释小麦的多样性和适应性以及其进化历史非常重要。”

这些基因渗入是大规模基因瓶颈之后恢复遗传多样性的主要驱动力。如果没有这些早期基因渗入，普通小麦不太可能成为如此广泛种植的作物。

Cavalet-Giorsa 指出：“我们开发出了一些工具，让我们首次能够详细追踪和跟踪特定基因渗入(L3)的动态。”

这项工作为小麦基因组学和育种提出了新的问题，特别是关注适应性。