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基因组辅助作物改良

news 2025/8/31 2:40:26

分享一则报告：Genomic Aided Selection for Crop Improvement，系统综述了利用基因组学手段促进作物改良的最新进展、技术路线、瓶颈与未来方向，并给出三个豆科作物的典型案例。核心内容可概括为“一条主线、三大板块、九个要点”。

一条主线

“以分子标记为桥梁，把基因组学信息转化为育种决策”，实现从传统经验育种到数据驱动育种的升级。

三大板块

1. 技术原理与工具

• 四大分子育种策略：MAS、MABC、MARS、GWS（基因组选择）。
• 标记类型与开发：从形态标记 → 蛋白标记 → 微卫星/ SNP → 基因内功能标记（GMM、FM）。
• 数据来源：EST、全长cDNA、重测序、全基因组测序（WGS）与表观组学信息。

2. 研究进展与潜力

• 作物测序爆发：2000 年以来上千个植物基因组发表，63% 为作物；NGS 使“孤儿作物”基因组学成为可能。
• 谷物基因组学：整合结构-功能基因组研究，显著加快复杂性状改良。
• 全基因组信息使育种者可直接锁定候选基因、单倍型与等位变异，提高选择精度。

3. 案例研究（半干旱热带豆科作物）

• 鹰嘴豆：发布 738 Mb 草图基因组，28 269 个基因；重测序 29 个品系，揭示 desi 与 kabuli 类群驯化与选择信号。
• 木豆、花生：构建高密度遗传图与共识图，鉴定出 >150 个耐旱、抗叶病 QTL；通过 MABC 向 3 个主栽花生品种导入抗锈病 QTL，并启动高油酸、抗旱等复杂性状的基因组选择。

九个要点

1. 变异是遗传改良的原材料；突变、重组、基因流等是主要来源。
2. 表型 = 基因型 + 环境 + 互作；精准育种需同时解析三者。
3. 高密度共显性标记（SNP/SSR）已取代形态、蛋白标记成为主流。
4. EST-SSR 等“基因标记”成本低、功能明确、跨物种可转移。
5. 基因组选择（GWS）可一次性利用全基因组标记，显著提高低遗传力性状的改良效率。
6. 多倍体、高杂合、重复序列是植物基因组组装与标记开发的主要挑战。
7. 成本（测序、表型、人工）仍是限制中小作物应用的首要瓶颈。
8. 建立育种友好的数据库、共享种质与表型平台，是推广基因组育种的关键。
9. 基因组辅助育种已在温带谷物、豆科及部分蔬菜作物取得突破；对热带/自给作物仍需加大投入与政策支持。

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