小麥在許多飲食文化中擔任“主角”。提高小麥生產效率將有助于養活更多的人口，并降低相關農業成本。基因工程則有可能培育出具有人們所希望的特性的更好小麥品種。
然而，不幸的是，小麥是最難進行基因改造的作物之一。這是因為，即使成功開發出利用根癌農桿菌的植物轉化系統，小麥也對“轉化”具有抗性。“轉化”是指將新基因導入細胞，使其融入基因組，并傳遞給下一代的過程。
最容易“轉化”的小麥品種是Fielder，由美國愛達荷大學在20世紀70年代開發，但科學家不知道為什么這種小麥品種如此容易“轉化”，而其他品種卻不行。此外，“轉化”其他小麥品種的困難限制了在這種關鍵作物上進行的基因改良。
更好地理解小麥基因組是解決這個問題的一步。現在，日本岡山大學植物科學與資源研究所的Kazuhiro Sato領導的研究團隊已經組裝了Fielder小麥基因組。
事實上，科學家正在努力揭開小麥的基因序列。在2020年發表的一項大規模項目中，他們對10個小麥品種的全部基因組進行了盡可能多的測序。然而，測序技術在不斷進步，今年發表的一項研究發現，一種稱為循環共識測序（CCS）的方法可以快速準確地讀取大麥基因組的長片段，捕捉大多數基因的完整序列。
“CCS技術可以填補早期測序工作的空白，同時也具有更簡單和合理的成本效益。因此，我們認為該技術既適用于小麥，也適用于大麥，并成功地使用了它。”Sato說。他們的成果近日發表于《DNA研究》。
在利用CCS對Fielder小麥基因組進行測序后，研究人員使用了另一種被稱為高通量染色體構象捕獲的技術，將序列組織成單個染色體。該團隊將他們的結果與之前發表的基因組進行了比較，得出了幾個重要結論。
首先，由CCS生成的基因組在結構和質量上與之前的基因組相匹配，但執行起來不那么復雜。其次，與2020年研究的10個小麥品種相比，Fielder并沒有一個不同尋常的基因集。再次，與之前創建的突變小麥植株的序列比較表明，CCS生成的基因組有助于驗證早期基因組編輯工作的成功。
例如，該團隊能夠確認轉基因插入突變小麥的4個區域。他們還能夠找到脫靶突變的候選區域，即基因改造發生在基因組非預期位置的情況。這一發現顯然有利于未來在基因組編輯過程中減少脫靶效應。
在Sato看來，他們生成的高質量基因組序列對于提高Fielder小麥基因組編輯效率是必要的，并證明了任何新的修改都是安全的，不存在任何意外突變。
Sato 表示：“包括美國和日本在內的許多國家都在認真研究小麥基因編輯以提高作物產量。我們在這里證明了CCS技術對高度復雜的小麥基因組是有效的，希望這將鼓勵更多的研究人員分析小麥的單倍型——它們是基因工程的目標。”
相關論文信息：https://doi.org/10.1093/dnares/dsab008
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