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近日，一条消息火爆了国内外农业科研学术圈：河南农业大学科研团队牵头绘制出了目前世界上二倍体粮食作物中最复杂的黑麦基因组的高质量精细物理图谱。
这项成果有多前沿？它刚刚在最新一期的国际著名学术期刊《自然•遗传学》（Nature Genetics）上发麦了研究长文。要知道这权威期刊，只有全世界最顶尖的成果才能挤进去！
这项成果有多受关注？发布后仅仅两周时间，文章的浏览量和在线下载就高达6000多次，这可是一般同类论文全年浏览量的二、三十倍。
“这项基础研究成果解决了国际小麦研究领域长期悬而未决的一项难题，是我国为世界农作物研究作出的新贡献。”4月6日，中国工程院院士、河南农业大学校长张改平对此评价。
他还表示，这是国际作物科学界首次完成对黑麦基因组精细物理图谱的构建，对麦类等作物遗传改良具有重要的指导作用。
这就意味着，有了这份图谱，未来科学家们有望更加高效地培育出拥有高产、抗病、抗寒等优秀性状的小麦新品种。
为什么要绘制黑麦基因图谱？
黑麦是什么？通俗地讲，它是小麦的“堂兄弟”。
“从血缘上讲，黑麦与小麦的关系，比大麦与小麦的关系还近，目前中国大约50%的小麦品种中，都携带有黑麦的染色体片段和基因。”论文共同通讯作者、河南农业大学农学院院长王道文研究员介绍说。
把黑麦和小麦放在一起，光看外表“肤色”，就像是非洲兄弟遇上了亚洲兄弟，但在当今世界上，黑麦主要“定居”在欧洲的一些国家和地区。像著名的俄罗斯大列巴面包和格瓦斯饮料，就是以黑麦为主要原料制作的。
全球黑麦产量分布图
在“麦子家族”中，黑麦虽然不像小麦这位“高富帅”那样风光无限，但这位“寒门子弟”却凭着自己极好的抗寒、抗病、耐旱等多种独特抗逆能力，在自然条件恶劣的地区显示出强大的生存能力，在家族中拥有了自己的一席之地。
图为在西藏海拔3900米重度退化草地种植的黑麦作物。 武俊喜摄
“在海拔3000米以上高寒地区，小麦基本无法收获，但黑麦仍然能达到200斤以上的亩产量，它还可以作为牧草，给土壤贫瘠地区带来可观的生态和经济效益。”王道文说，这些“优秀品质”让黑麦备受农学家的青睐。
从上世纪50年代起，我国科学家开始对黑麦进行研究：鲍文奎院士于70年代育成了由小麦和黑麦杂交产生的八倍体小黑麦，在西南、西北高寒瘠薄山区得到推广，这个小麦家族新成员也是营养丰富的饲草作物，每年国内种植面积多达450多万亩。
被誉为“黄淮第一麦”的矮抗58，因抗逆性极为突出而倍受农民喜爱，它的体内也有2000多个基因来自黑麦。
然而，迄今为止，黑麦遗传资源优势尚未得到最大限度的发挥，其中一个原因，就是黑麦基因组精细图谱的组装未完成，育种家往往“知其然而不知其所以然”。只有从基因组层面对黑麦进行解析才能探索出黑麦更多的基因密码，应用到育种工作中，以此培育出更优秀的麦类作物新品种。
“成功构建黑麦基因组高质量精细基因组物理图谱，如同为粮食作物抗逆改良研究提供了一张‘导航图’。”王道文比喻，“从此，遮挡在科研人员面前的迷雾消散了，我们可以根据待培育品种的性状与功能需求，直接找到相应的黑麦基因而加以转移和利用。”
图谱将为小麦研究带来什么？
这张黑麦基因组高质量精细物理图谱，最显著的特点是“高质量”和“精细”。
“相对于其他二倍体麦类，黑麦基因组更加复杂，其大小是玉米的4倍、水稻的25倍。将其完整解析后，科学家们可以迅速在80亿个碱基中找到所需要的特定结点。”论文共同通讯作者、河南农业大学农学院特聘教授杨建平博士形容说，这就如同“在南美热带雨林中迅速定位到一片叶子”。
利用这种解析能力，专家们可以像查“家谱”一样全面了解黑麦漫长的演化历史。
例如，通过与小麦、大麦的对比分析后发现，黑麦进化史中发生过两次较为明显的转座子（TE）影响基因组扩张事件，一次大约发生在170万年前，与大麦基因组的扩张时间相近；更近的一次大约发生在50万年前，与四倍体小麦基因组的扩张时间近似。
“通过对黑麦基因图谱的分析，使我们得以首次系统地阐述了TE不同家族扩张与黑麦基因组增大演化历史的关系。”杨建平兴奋地将这一发现过程形容为，“过去我们一直仰望珠穆朗玛峰，这一次我们终于攀上峰顶，无限风光尽在眼前。”
来源：河南日报客户端 记者 尹江勇 刘晓波
河南农大为小麦“堂兄弟”绘制基因“导航图”，除了培育更优秀的小麦还有这些大用处-大河网
