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易转化普通小麦品种‘Fielder’的染色体规模基因组组装
我们已为六倍体普通小麦品种“Fielder”建立了高质量的染色体水平基因组组装，Fielder 是美国软质白色糕点型小麦，于 1974 年推出，以易受农杆菌介导的转化和基因组编辑而闻名。使用 HiFi 方法的 PacBio 环状共识测序获得了准确的长读序列。使用 hifiasm 组装器组装的 16 个 SMRT 细胞的序列读数产生了 N50 大于 20 Mb 的组装体。我们使用 Omni-C 染色体构象捕获技术将重叠群排序为染色体水平组装体，得到 21 个伪分子，累计大小为 14.7，未锚定重叠群为 0.3 Gb。对含有已编辑的种子休眠基因 TaQsd1 的转基因小麦植物的已发表短读段进行定位，确定了转基因插入小麦染色体的四个位置。在伪分子中检测向导 RNA 序列为脱靶突变诱导提供了候选。这些结果证明了使用 PacBio HiFi 读段进行染色体规模组装的效率及其在小麦基因组编辑研究中的应用。
![植物生物技术 37: 20.0404b (2020) [adv.pub.]](/simg/7\79f64403bd75f8328112fa08a0b4888c68c1ea25.webp)
植物生物技术 37: 20.0404b (2020) [adv.pub.]
摘要 利用 CRISPR/Cas9 进行基因组编辑对普通小麦非常有用，因为普通小麦具有异源六倍体的特性，并且可以同时在三个同源基因中诱发突变。虽然农杆菌介导的转化在基因组编辑方面具有优势，但它在小麦中仍然效率低下且需要相对较长的时间。因此，使用具有高效体内诱变功能的向导 RNA (gRNA) 是在短时间内产生基因组编辑突变系的关键因素之一。在本研究中，我们针对普通小麦中的三个基因，建立了一种快速检测由基因枪瞬时表达系统诱导的突变的方法。在未成熟的小麦胚中实现了 gRNA 和 Cas9 的基因枪瞬时表达。一周后使用 PCR-RFLP 检测到突变，并通过基因组克隆测序进行验证。我们确认了几种类型的突变，这些突变的发生率取决于靶序列。此外，在农杆菌转化的植物中，以较高速率编辑的靶标处的突变频率往往更高。这些结果表明，这种快速检测编辑突变的方法可用于多种应用，例如筛选目标序列或修饰载体以实现小麦中有效的 CRISPR/Cas9 基因组编辑。
单基因座和多基因座全基因组关联研究揭示了普通小麦十三个产量相关性状的基因组区域
对产量相关性状进行遗传解析可用于通过分子设计育种提高小麦产量。本研究对 245 个小麦品种进行了基因分型，在 7 种环境下测定了 13 个与产量相关的株高、粒重和穗相关性状，利用单基因座和多基因座模型，通过全基因组关联研究 (GWAS) 鉴定了 778 个与这些性状相关的基因座。其中 9 个为主效基因座，还有 7 个为新发现的基因座，包括：Qph/lph.ahau- 7A（株高 (PH) 和叶枕高度 (LPH)）、Qngps/sps.ahau-1A（穗粒数 (NGPS) 和穗小穗数 (SPS)）、Qsd.ahau-2B.1 和 Qsd.ahau-5A.2（小穗密度 (SD)）、Qlph.ahau-7B.2（LPH）、Qgl.ahau-7B.3（粒长 (GL)）和 Qsl.ahau-3A.3（穗长 (SL)）。通过标记开发、重新 GWAS、基因注释和克隆以及序列变异、单倍型和表达分析，我们确认了两个新的主要基因座，并确定了潜在候选基因 TraesCS7A02G118000（命名为 TaF-box-7A）和 TraesCS1A02G190200（命名为 TaBSK2-1A），它们分别与 PH 相关性状的 Qph/lph.ahau-7A 和穗相关性状的 Qngps/sps.ahau-1A 相关。此外，我们报道了两种有利的单倍型，包括与低 PH 和 LPH 相关的 TaF-box-Hap1 以及与高 NGPS 和 SPS 相关的 TaBSK2-Hap3。总之，这些发现对于提高小麦产量和丰富我们对产量相关性状复杂遗传机制的理解很有价值。
通过遗传和农艺创新增加晶粒硒的浓度
结果肥料类型显着影响谷物SE浓度。与在相同的N输入水平上施用的矿物肥料相比，在使用农场肥料（FYM）的肥料（FYM）中，使用农场码（FYM）的谷物SE浓度明显更高。同样，在HMC试验中，与消化沼气和矿物肥料相比，FYM和牛浆的谷物SE浓度明显更高。与常规农作物保护相比，在QLIF试验中，有机作物保护剂的谷物SE浓度明显更高。Nue-crop和HMC试验检测到了普通小麦（Triticum aestivum）和拼写（T. Spelta）的品种之间的显着差异。在整个试验中进行的相关分析确定了拼写和正相关的产量与谷物SE浓度之间的负相关性
合成小麦在干旱条件下作为面粉质量的新来源：与溶剂保留能力的关联
合成的六倍体线被认为是通过引入新基因（生物和非生物胁迫）在常见小麦探测过程中丢失的新基因（生物和非生物胁迫）来改善面包小麦的。在两个生长季节期间，研究了一个99个合成和普通小麦的面板，以在两个不同的水分条件（水应力和正常）下的质量和谷物相关性状和干旱耐受性。结果表明，大多数性状的变化不同，表明合成的六倍体小麦衍生的线（SHW-DL）面板包含有价值的小麦耐受性改善的基因。干旱应力降低了形态学特征和产生，但蛋白质（Pro），快速混合测试（RMT）和溶剂保留能力（SRC）特征增加。合成小麦系具有更高的谷物产量，麸质，淀粉受损，可用的苯烷，整体供水能力以及麸质强度（麸质和胶质素强度），与常见的小麦相比，它们更适合面包烘烤。结果表明，溶剂保留能力具有很强的能力来区分小麦基因型的质量。相关性分析表明，可以通过产生更受损的淀粉，更高的水吸收，硬度和较低的麸质强度以及Zeleny（Zel）来实现高屈服品种的遗传改善。将讨论使用单变量和多元方法选择上等基因型。将讨论使用单变量和多元方法选择上等基因型。