張啟發(fā)院士等科學(xué)家綜述作物育種中的5G技術(shù)

作物遺傳改良能夠促進(jìn)全球糧食和營養(yǎng)安全，特別是在人口持續(xù)增長以及氣候變化和缺水等挑戰(zhàn)的背景下，這已成為重要的關(guān)切問題。目前的作物育種策略缺少足夠的效率，以滿足短期或長期的糧食生產(chǎn)需求。2020年2月2日，張啟發(fā)院士等科學(xué)家于《Current Opinion in Plant Biology》雜志在線發(fā)表了論文題目“5Gs for crop genetic improvement”。該文章提出了5G育種策略：基因組組裝（Genome assembly）、種質(zhì)資源鑒定（Germplasm characterization），基因功能鑒定（Gene function identification）、基因組育種方法（Genomic breeding methodologies）和基因編輯（Gene editing），以顯著加速作物遺傳改良。

1G：基因組組裝。作物基因組組裝的完善使得基因組上所有的遺傳變異都可以被鑒定。這些變異可用于基因芯片的定制，飽和遺傳圖譜的構(gòu)建和QTL的鑒定。2G：種質(zhì)資源鑒定。大規(guī)模的種質(zhì)鑒定中獲得的單倍型可用于基于單倍型的育種策略或基因組選擇方法。3G：基因功能研究。通過結(jié)合基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、表觀基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等組學(xué)方法，以及建模和高性能計(jì)算分析，提出對生物系統(tǒng)的全面理解。4G：基因組育種方法?；蚪M育種包括利用基因組學(xué)研究產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、資源和技術(shù)來優(yōu)化作物育種計(jì)劃的方法。5G：基因編輯?；蚪M編輯（GE）已成為改良作物性狀的有力途徑。GE方法不僅有助于創(chuàng)造新的等位基因，還可用于通過大規(guī)模測序來促進(jìn)優(yōu)勢等位基因和消除有害影響等位基因。此外，還可通過GE對新作物或當(dāng)前作物進(jìn)行反向馴化，以提供更加多樣化的，特別是在抗逆性方面增強(qiáng)的品系。