山西省在谷子功能基因组学研究领域取得重大突破

山西农业大学杂粮分子育种团队近日在国际植物领域顶级期刊Nature Plants（1区Top期刊，SCI影响因子13.256）发表论文。据悉，这是我省在Nature Plants以第一单位发表的首篇论文，也是近年来国际谷子研究领域发表的影响因子最高的论文。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和山西省重点研发计划的资助。

据了解，谷子通常是5月播种，10月收获，一年一季，生长周期要5个月左右。对于科研人员而言，5个月的等待是一个漫长的过程。因此，模式植物体系的建立对于科研来说意义重大。“和农民一样，科研工作者也希望研究对象能够长得快一点。”该课题科研人员、山西农业大学王兴春教授介绍道，此次，团队成功培育出新的模式植物“xiaomi”，它的生育期只有2个月左右，株高仅30厘米左右，适合室内大规模种植研究，大大缩短了高产禾谷类作物科学研究的周期，并能提供大量的研究材料。

杂粮分子育种团队由我省高层次引进人才韩渊怀教授于2010年组建，主要从事杂粮功能基因组学、氮磷高效利用的分子调控网络、谷子优异品质形成的分子机制和谷子白发病抗性机制等研究。长期以来，谷子品种选育主要依靠传统育种方法，严重影响谷子品质、抗逆育种。利用分子标记辅助育种可以高效、精准地开展品质及抗性等方面的育种，而分子育种的前提是要明确控制相关性状的基因，这就需要通过功能基因组学的手段进行分析。开展功能基因组学需要基因组序列质量高、生育期短的模式材料。因此，利用超早熟谷子“xiaomi”模式体系可以帮助科研人员发掘谷子中控制品质、抗逆、耐贫瘠等特征的相关基因，进而利用这些基因的分子标记开展谷子分子育种，培育米色好、口感好、保健功能强、抗逆、水肥高效且适于机械化栽培的优质谷子品种。

团队负责人韩渊怀教授介绍，此次论文发布的研究成果，是团队利用EMS诱变技术对山西省名优谷子晋谷21进行了诱变，从中筛选到超早熟突变体“xiaomi”。该成果还深入研究了谷子基因库。团队利用二代、三代基因测序技术对该超早熟材料进行了基因组测序和组装，获得了“xiaomi”高质量参考基因组，构建了全生育期基因表达图谱和谷子多组学数据库，更加明确基因表达的位置，不仅大大缩短育种进程，提高育种效率，而且大幅降低育种成本，培养出更多优良性状，是国际第一个比较全面的数据库，极大地方便了谷子功能基因组学研究，并且经过大量摸索和尝试，团队还建立起一套方便快捷、高效稳定的农杆菌介导的遗传转化体系，使得“xiaomi”成为高产禾谷类研究的理想模式植物体系。该体系将会极大地促进谷子以及其他禾谷类作物的功能基因组研究，对于发掘禾谷类基因资源、高产禾谷类植物高光效研究以及分子育种具有重要的意义。（记者沈佳）