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近日，浙江大學農業與生物技術學院傳來喜報：張國平教授帶領的團隊，代表中國參與完成的破解大麥基因組的研究成果，登上了英國《Nature》(自然)期刊，并成為當期(4月27日)的封面文章。

在這篇文章中，公布了國際大麥測序聯盟(IBSC)在大麥基因組精細圖譜研究上取得的重大研究成果，《自然》雜志同時還刊登了題為“基因組學：大麥基因組破解”的雜志社專題特別報道。

人類馴化種植了一萬年的大麥，首度被破解基因組

大麥是全球第四大禾谷類作物，被人類馴化了已經有一萬年。它既是糧食和飼料，也是生產啤酒的重要原料。

“在我國，大麥栽培面積曾經達一億畝以上，是非常重要的農作物。”張國平教授告訴記者，“在浙江，也曾經有600萬畝栽培面積。可以說，浙江很適合栽培大麥，特別是啤用大麥。”

不過，破解大麥基因組卻是一件極其困難的工程。

“因為大麥基因組全長5.1Gb，是水稻基因組的11倍，含有3.9萬多個蛋白編碼基因，且有大量多拷貝基因，形成復雜的基因家族，并富含轉座因子。”

通俗地講，這是一個巨長無比的基因迷宮，且在人類一萬年的種植過程中不斷變異。而大麥遺傳與育種研究要取得突破性成果，高質量的大麥基因組參考序列是必不可少的。

因此，基因組測序的研究成果一發表，就登上了《自然》雜志封面。

為了這個成果，國際大麥測序聯盟(IBSC)耗費了近10年時間，綜合運用包括染色體構象作圖和生物納米作圖等多種最先進的測序和組裝技術，利用約2.5Tb大麥基因組測序數據，組裝完成了一個包含4.79Gb的大麥高質量參考基因組序列，每條染色體均被排成一個線性分子，其中94.8%的組裝序列明確定位在大麥各條染色體上。

破解大麥基因有什么用?可以培育品質更好的啤用品種

浙江大學張國平教授團隊與澳大利亞李承道教授團隊共同對他們長期關注的大麥麥芽品質相關基因進行了深入分析，明確了大麥麥芽品質相關基因的結構變異，為高品質大麥育種指明了方向。

這項工作，對大麥種質資源利用及相關基因的克隆和鑒定工作都具有重要意義。雖然基因測序是高科技的研究，但這項成果對普羅大眾的生活也有不小的影響。

“雖然我們已很少直接吃大麥了，但其實大麥作為糧食，對保健是很有好處的。”張國平告訴記者，“因為大麥里有一種成分叫β-葡聚糖，它對治療食道癌、降血脂都有療效。它對減肥也有用，日本還流行喝大麥茶。”

那么基因測序成果在這些生活領域會有什么作用呢?

“本來，大麥的品質是很復雜的。我們完成了基因測序，就能有效控制大麥基因的表達，有利于定向改良基因。”張國平教授說。

例如，β-葡聚糖對制造啤酒和飼料來說，并不是一個好成分。“我們可以通過基因改良把它減少。但對于人體保健而言，β-葡聚糖卻是很好的物質。如市場上在銷售的麥綠素，就是由大麥的嫩葉做原材料的。那么，我們可以根據大麥用途，定向控制β-葡聚糖含量。”

“再比如，很多人喜歡喝冰啤酒，但是啤酒經冷藏后可能會出現渾濁、沉淀的東西。我們發現，這種渾濁跟某種蛋白有關，那么如果能控制這種蛋白，啤酒的品質就會提高。”

在國家自然科學基金重點項目和國際合作等項目資助下，張國平教授團隊在大麥基因組起源進化領域取得過一系列重大突破。

此前，張教授的團隊證明“我國青藏高原及其周邊地區是世界栽培大麥的一個重要進化和起源中心”和明確“現代栽培大麥基因組源于中東肥沃月灣和我國青藏高原地區的野生大麥，兩地野生大麥基因組對現代栽培大麥基因組的貢獻大致相當，但存在明顯的染色體及其片段上的差異”。

現在，張教授的團隊明確了大麥麥芽品質相關基因的結構變異，對我國大麥，尤其是西藏野生大麥研究工作又做出了重要貢獻，顯著提升我國大麥研究的整體水平和在國際同行中的地位，有助于我國大麥產業的進一步發展。