近日，中国农业科学院作物科学研究所周美亮研究员团队与英国南安普顿大学杂粮作物中心Mark A. Chapman教授应邀在《新植物学家（New Phytologist）》上发表了综述性研究文章，系统概述了群体基因组学和泛基因组学方法在推动未充分利用和杂粮作物科学研究及保障未来人类食物和营养安全方面的应用前景。
据周美亮研究员介绍，世界人口的增加和环境气候的变化，为实现2030年全球零饥饿计划带来严峻的挑战。主要粮食作物应对气候变化和极端环境的耐受力有限，饮食同质化造成隐性饥饿的风险增加。相对而言，未充分利用和杂粮作物通常具有独特的营养价值和更好的环境适应能力，是未来作物改良的重要基因资源，开发潜力巨大。但是当前全球对这些作物的研究和投入极度不足，严重制约了其深度开发和利用。
该文章指出，相比于主要粮食作物，杂粮作物关键基因挖掘和基因组学信息缺乏，在一定程度上制约了其遗传改良进程。近年来，群体基因组学和泛基因组学等基因组学技术在杂粮作物中的应用逐渐增多，在研究杂粮作物特有营养物质（如燕麦的β-葡聚糖、荞麦的黄酮和食用豆的脂质等）合成以及独特的抗逆性（如谷子的抗旱性等）方面发挥了推动作用。同时还对杂粮作物基因组研究的发展策略进行了展望：即在参考基因组的基础上，通过群体基因组学和泛基因组学挖掘与杂粮作物优异农艺和品质性状相关的候选基因，并通过分子标记辅助育种和杂交育种等手段有效地筛选和培育新的优异种质资源，为提高杂粮作物甚至主要粮食作物的抗逆水平和营养价值提供遗传基础。
该论文同时也建议为了应对全球人口数量逐渐增加、食物多样化需求日益增长和极端气候环境变化等各种不确定因素风险，各国应当更加重视杂粮作物种质资源的调查收集、遗传多样性保护、基因型和表型的精准鉴定以及种质资源的直接开发与利用，以确保杂粮作物作为战略储备基因库能够应对全球人口增长和气候变化所带来的食物安全和营养同质化的挑战。
周美亮研究员为该论文的通讯作者，Mark A. Chapman教授为第一作者，作科所博士后何毓琦为第二作者。该研究得到了国家重点研发计划-双子叶杂粮高效育种技术与品种创制、国家自然科学基金等项目的支持。
文章链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18021
日期：2022-04-02
