基因库新时代的曙光

生物多样性超越物种多样性。生物多样性的另一个重要方面是物种内的遗传变异。一个值得注意的例子是作物及其野生祖先的广泛多样性和地方多样性。由莱布尼茨植物遗传和作物与植物研究所(iDiv盖茨勒本)领导并得到iDiv研究中心支持的国际研究联盟现在已经在分子水平上描述了一个世界集合，包括来自22，000多种大麦的种子样本品种。在《自然遗传学》杂志上发表的一项研究中，科学家们开启了基因库的新时代，基因库已经从作物多样性博物馆转变为生物数字资源的中心。

基因银行储存来自世界各地的农作物和植物的品种、地方品种和野生亲缘物种的样本，以保护我们的农业遗产，并将其用于未来的农作物改良。位于IPK盖茨勒本的德国联邦非原始栖息地基因库拥有世界上最全面的栽培植物收藏，包括22，000个大麦种子样本。在iDiv盖茨勒本的领导下，德国生物多样性综合研究中心(iDiv)、德国联邦植物研究中心(JKI)和哥廷根大学的juliuskuhn研究所的研究人员与中国、和瑞士的同事进行了合作。此次国际合作揭示了IPK系列在多大程度上代表了全球大麦的多样性。单个植物的基因分型超过22，000个种子样本，使科学家能够在收集的样本中识别重复的样本。该综合数据集开辟了基因知识质量管理的新途径，并通过精准定位线引导，有效利用该系列在研究育种中的进一步深度表征。

尼尔斯斯坦博士(IPK盖茨勒本和哥廷根大学)说：“这份出版物使我们能够从分子遗传学的角度全面描述全球基因库的形态多样性。”为此，斯坦和他的团队使用了一种叫做测序基因分型的方法(GBS)。2017年发布的大麦品种‘Morex’的完整DNA序列构成了目前工作的基础。它是GBS资讯的优质序列主播。为了在整个基因组中表征栽培大麦和野生大麦之间的遗传多样性，研究人员搜索了所谓的SNP(单核苷酸多态性)。总的来说，他们在巨大的大麦基因组中发现了超过171，000个这样的小DNA变体，包括50亿个碱基对。斯坦补充道

“我们现在可以对我们收集的大麦种群的起源、分布区域和关系得出结论。所有数字遗传数据都可以公开获取，有针对性的查询可以在线提交。最先进的数据库将传统的护照记录与新的分子数据相结合，为研究和育种应用提供信息，”IPK的马丁马斯彻博士和该项研究的联合领导者伊迪夫解释说。基因库的历史现场数据和现代分子分析的结合令人印象深刻地证明了世界各地的基因库仍然处于休眠状态的机会。新的研究方法和国际合作为保护和利用这一宝贵的遗传多样性铺平了道路。朱利安库恩研究所(JKI)的弗兰克奥顿教授指出：

过去，在整个收集水平上遗传数据的缺乏限制了遗传多样性在育种和研究中的实际应用。由于新的分析和公开的研究数据，现在可以搜索22，626个大麦种子样本。为了拥有这一独特的资源，研究人员开发了BRIDGE“数据仓库”，作为生物数字资源中心的第一步。

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