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近日,由华大主导的“谷子根系微生物组及其与产量的相关性研究”的最新成果发表于GigaScience,表明谷子根表微生物与谷子产量有着重要联系,该研究系统描述了谷子根系细菌的群落结构,定义了谷子根表的核心微生物类群,鉴定了与谷子高产相关的潜在有益菌,为揭示微生组在谷子产量中的应用指明了道路,同时将引领植物领域开展各物种的大规模微生物组关联分析。

作为中国古代的“五谷”之首,谷子是中华民族的哺育作物。而其耐瘠薄、水利用效率高、适应性广、稳产性强等特性,让它成为重要的战略储备作物。因此,从2009年起,华大农业就开始了以谷子作为模式植物的研究。通过大规模的谷子基因资源挖掘,华大陆续完成了谷子的基因组测序、分子标记开发、遗传图谱构建以及重要农艺性状的定位,并利用全基因组分子育种技术育成多个抗除草剂品种和系列不育系。

谷子的产量备受关注,然而,迄今为止科学家仍然没有找到决定谷子产量的关键性基因位点。而作物的产量除了受基因型的影响之外,生物和非生物的环境因子对产量也存在着极大的影响。比如,植物根系微生物在提高作物产量、增强营养吸收和抵御病害方面起着重要作用。以往,科研人员采用扩增子或宏基因组技术,对作物和模式植物的根系微生物群落结构进行了广泛的研究,但根系微生物组成与宿主植物的生长发育以及产量是否相关仍然未知。为了进一步揭示遗传和环境因素对谷子产量的影响机制,华大的金桃博士团队主导了此次研究,针对谷子根系微生物组成与产量性状进行关联分析。

值得一提的是,深圳国家基因库保存的2540份谷子品种的表型和基因组数据,也为深入研究根系微生物与谷子产量表型的相关性奠定了基础。到底这些深埋土壤、“低到尘埃”的根系微生物是如何影响谷子的生长、发育和产量的呢?金桃博士的项目组利用高通量测序技术对2882例谷子的根表、根际土壤和空白土壤样本的微生物16SrRNA基因的可变区进行测序,共获得98,750,591条高质量的有效数据,鉴定了16,109种微生物,其中187种核心微生物是杨凌和张家口谷子根表所共有的。同时,项目组通过将谷子根表微生物组与谷子的重要产量性状-单株穗粒重进行大规模的关联分析,鉴定了与谷子高产相关的潜在有益菌,并发现这些潜在益生菌间存在明显的相互协作关系。以上研究表明谷子根系微生物组成与谷子产量有着重要联系。

美高梅游戏平台网站,该研究为进一步筛选作物益生促生菌,建立微生物菌种资源库提供了重要指导,同时为开发微生物生态肥料,改善土壤菌群结构,提高谷子产量奠定了基础。此外,该研究也为揭示微生物组在作物产量中的应用指明了方向,其建立的大规模微生物组与植物表型的关联分析方法是鉴定农作物根系有益、有害微生物的有效手段。作为项目负责人,金桃博士表示:“目前该项目所取得的成果只是我们在谷子根系微生物研究领域走出的第一步,我们正在通过大规模的宏基因组测序,进一步揭示核心微生物的功能及其与宿主的相互作用。”

下载app送16元彩金,目前,我国的科研工作者对谷子进行了系统性的研究,包括起源、进化、育种、栽培生理、病理以及微生物组等各个方面。我国的谷子育种和栽培技术水平也越来越高。未来,华大将进一步孵化完善精准种植模式,将DNA层面的精准育种和微生物生态肥料、水肥一体化、全程田间管理、精确除草植保、精准播种等现代种植技术相结合,建设标准化种植的示范区,并复制到中亚、澳大利亚、美洲等地。华大基因集团董事长汪建表示,谷子模式可以拓展到其他的物种上。通过进一步的挖掘,还可以用新的生物技术寻找新的发展模式,孕育出新的品种,让农业成为效率和经济效益更高的新兴农业,希望新型农业让农民更富有、让大家丰衣足食。

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