全球研究人员联盟创造了一种新方法,可以快速从野生植物中收集抗病基因,并将其转移到国内作物中。这项技术有望彻底改变全球粮食供应中抗病品种的发展。
这项名为AgRenSeq的技术是由英国约翰英尼斯中心的科学家和来自澳大利亚和美国的同事共同开发的。它发表在今天的《自然生物技术》杂志上。
因此,与威胁全球粮食作物的病原体的斗争加快了,包括小麦、大豆、玉米、大米和土豆,这些作物构成了人类饮食中的大量谷物。悉尼农业研究所和生命与环境科学学院的Harbans Bariana教授是全球谷物锈病遗传学专家,也是这篇论文的合著者。他说:“这项技术将为快速发现和表征植物新的抗病源奠定基础。”
目前的研究基于Bariana教授之前与CSIRO和John Innes中心的合作。它使用国际团队克隆的两种小麦基因作为对照,Bariana教授对该研究进行了表型评估。AgRenSeq允许研究人员搜索在现代作物的野生相关物种中发现的抗性基因库,以便他们可以快速识别与抗病性相关的序列。
从那里,研究人员可以利用实验室技术克隆基因,并将其引入国内作物的优良品种,以保护它们免受病原体和害虫的影响,如锈病、白粉病和黑蝇。
约翰英尼斯中心作物遗传学项目负责人、该研究的第一作者布兰德伍尔夫(Brande Wulff)博士说:“我们已经找到了一种方法,可以扫描作物和植物的野生亲戚的基因组,并选择我们需要的抗性基因:我们可以在创纪录的时间内做到这一点。这个过程过去需要10年或15年,就像大海捞针一样。”我们已经完善了方法,这样我们就可以克隆这些基因。几个月而不是几百万美元。"
这项研究表明,AgRenSeq已经在小麦的野生近缘物种中得到成功测试——研究人员在几个月内识别并克隆了4个破坏性茎锈病病原体的抗性基因。使用传统方法,这个过程很容易需要十年。野生小麦的工作被用作概念的证明,这提供了一种保护许多具有野生亲缘关系的作物的方法,包括大豆、豌豆、棉花、玉米、马铃薯、小麦、大麦、水稻、香蕉和可可。
为了寻求更高的产量和其他理想的农艺性状,现代优良作物失去了大量的遗传多样性,尤其是抗病性。重新引入野生近缘物种的抗病基因是一种经济和环境可持续的方法,可以培育出更灵活的作物。然而,通过传统的育种方法将这些基因渗透到植物中是一个费力的过程。这种新方法结合了高通量DNA测序和最先进的生物信息学。
“我们现在拥有的是一个抗病基因库,我们开发了一种算法,使研究人员能够快速扫描该库,找到功能性抗病基因,”约翰英尼斯中心论文的第一作者Sanu Arora博士说。武尔夫博士说:“这是梦想的结晶,是多年工作的结果。我们的研究结果表明,AgRenSeq是一个从野生作物的相对遗传多样性群体中快速找到抗性基因的强大方案,”他说。