追踪失散多年的亲人对现代面包小麦的影响
基因侦探工作发现了现代面包小麦的一个不起眼的祖先，这一发现类似于通过人类 DNA 分析发现一个著名的失散多年的亲戚。
在Nature Biotechnology 上发表的一项研究中 研究人员对 Aegilops tauschii 的 242 个独特种质的 DNA 进行了测序 数十年来从其原生地区（从土耳其到中亚）收集。
由 John Innes 中心的 Kumar Gaurav 博士领导的种群基因组分析揭示了 Aegilops tauschii 的独特谱系的存在 仅限于今天的格鲁吉亚，位于高加索地区——距离最初种植小麦的新月沃地约 500 公里——该地区横跨现代伊拉克、叙利亚、黎巴嫩、巴勒斯坦、以色列、约旦和埃及。
自然生物技术研究的第一作者， Kumar Gaurav 博士说：“发现这种以前未知的对面包小麦基因组的贡献类似于发现尼安德特人的 DNA 渗入到非洲以外的人类基因组中。
研究人员在伊朗西部扎格罗斯山脉中部进行野生小麦亲属觅食之旅。学分：阿里·梅赫拉比
“这很可能是通过新月沃地以外的杂交发生的。这组格鲁吉亚种质形成了一个独特的谱系，通过在 DNA 中留下足迹，对小麦基因组做出了贡献。”
这一发现来自一项重大的国际合作，旨在通过探索Aegilops tauschii 中有用的遗传多样性来改善作物， 面包小麦的野生近缘种。 Open Wild Wheat Consortium 汇集了来自 17 个国家的 38 个研究小组和研究人员。
堪萨斯州立大学 Jesse Poland 博士小组的进一步研究发表在 Communications Biology 的配套论文中 并表明祖先的Aegilops tauschii 在现代面包小麦中发现的 DNA 包含赋予面团卓越强度和弹性的基因。
波兰博士说：“我们惊讶地发现，这个谱系为优质面团提供了最著名的基因。”
研究人员推测，新发现的血统可能在过去地理分布更为广泛，并且可能在上一个冰河时代作为避难种群分离出来。
该研究的通讯作者 Brande Wulff 博士回顾了使这项工作成为可能的所有因素，他评论说：“在我们几乎不了解 DNA 的 50 或 60 年前，我的科学先辈们正在穿越中东、叙利亚和伊拉克。他们正在收集种子，也许他们预感到有一天这些种子可以用来改良小麦。现在我们离释放这种潜力如此之近，对我来说这非常令人兴奋。”
破译小麦的复杂基因组
现代“六倍体”小麦，是不同草类的复杂遗传组合，具有巨大的遗传密码，分为 A、B 和 D 亚基因组。六倍体小麦占所有栽培小麦的 95%。六倍体意味着 DNA 包含六组染色体——每组三对。
通过自然杂交和人类栽培相结合，Aegilops tauschii 为现代小麦提供了 D 基因组。 D基因组增加了制作面团的特性，使面包小麦能够在不同的气候和土壤中茁壮成长。
现代六倍体面包小麦的起源长期以来一直是备受关注的主题，考古和遗传证据表明，第一批小麦是在 1 万年前在新月沃地种植的。
驯化在提高产量和提高农艺性能的同时，以明显的遗传瓶颈为代价，侵蚀了在 Aegilops tauschii 中发现的保护性状的遗传多样性 如抗病性和耐热性。
Gaurav 博士和研究小组进行的分析表明，Aegilops tauschii 中仅存在 25% 的遗传多样性。 制成六倍体小麦。为了探索野生基因库中的这种多样性，他们使用一种称为关联图谱的技术来发现新的抗病虫害、产量和环境恢复力的候选基因。
Sanu Arora 博士，他早先领导了一项从 Aegilops tauschii 中克隆抗病基因的研究 说，“以前，我们仅限于探索基因组的一小部分以进行抗病性研究，但在目前的研究中，我们已经生成了数据和技术，可以对物种多样性进行公正的探索”。
进一步的实验表明，使用遗传转化和常规杂交将这些性状的一部分的候选基因转移到小麦中 - 由合成小麦库促进 - 特殊培育的材料包含 Aegilops tauschii 基因组。
这个公开的合成小麦库包含所有三种已知 Aegilops tauschii 中 70% 的多样性 谱系，使研究人员能够在六倍体小麦的背景下快速评估性状。
“我们的研究为快速和系统地探索Aegilops tauschii提供了一条端到端的管道 用于改良现代面包小麦的基因库，”Wulff 博士说。
“Aegilops tauschii 中的高分子量麦谷蛋白基因多样性证明了优质小麦品质的独特起源，”出现在 Communications Biology 中 .
参考：《Aegilops tauschii的种群基因组分析 确定面包小麦改良的目标”，Kumar Gaurav、Sanu Arora、Paula Silva、Javier Sánchez-Martín、Richard Horsnell、Liangliang Gao、Gurcharn S. Brar、Victoria Widrig、W. John Raupp、Narinder Singh、Shuangye Wu、Sandip M. Kale, Catherine Chinoy, Paul Nicholson, Jesús Quiroz-Chávez, James Simmonds, Sadiye Hayta, Mark A. Smedley, Wendy Harwood, Suzannah Pearce, David Gilbert, Ngonidzashe Kangara, Catherine Gardener, Macarena Forner-Martínez, Jiaqian Liu, Guotai Yu, Scott A. Boden、Attilio Pascucci、Sreya Ghosh、Amber N. Hafeez、Tom O'Hara、Joshua Waites、Jitender Cheema、Burkhard Steuernagel、Mehran Patpour、Annemarie Fejer Justesen、Shuyu Liu、Jackie C. Rudd、Raz Avni、Amir Sharon , Barbara Steiner, Rizky Pasthika Kirana, Hermann Buerstmayr, Ali A. Mehrabi, Firuza Y. Nasyrova, Noam Chayut, Oadi Matny, Brian J. Steffenson, Nitika Sandhu, Parveen Chhuneja, Evans Lagudah, Ahmed F. Elkot, Simon Tyrrell, Xingdong卞、罗伯特·P·戴维、马丁·西蒙森、莱夫·绍瑟、维杰·K·蒂wari, H. Randy Kutcher, Pierre Hucl, Aili Li, Deng-Cai Liu, Long Mao, Steven Xu, Gina Brown-Guedira, Justin Faris, Jan Dvorak, Ming-Cheng Luo, Ksenia Krasileva, Thomas Lux, Susanne Artmeier, Klaus F. X. Mayer、Cristobal Uauy、Martin Mascher、Alison R. Bentley、Beat Keller、Jesse Poland 和 Brande B.H. Wulff，2021 年 11 月 1 日，Nature Biotechnology .
DOI：10.1038/s41587-021-01058-4
