據項目牽頭人、中國農科院作科所研究員賈繼增介紹,小麥及其祖先種原產于西亞(以色列、伊拉克、伊朗、敘利亞、土耳其等)地區的一個很小的“新月沃”地帶。在大約8000-10000年前,小麥的四倍體種(AB基因組)與粗山羊草(D基因組)通過天然雜交,生成了六倍體小麥(ABD基因組),此后才“沖出新月沃,走向世界”,發展成為全世界最主要的糧食作物。可見,D基因組的加入對小麥發展成為世界第一大糧食作物起了關鍵的作用。但由于小麥基因組龐大而復雜,普通小麥的基因組相當于水稻基因組的40倍,因此在進入基因組學時代之后,小麥基因組的研究嚴重滯后,大大制約了小麥品種改良及相關研究的進展。此次小麥D基因組序列草圖的成功繪制,使小麥研究進入了一個新的發展時期,對于小麥育種、小麥種質資源、小麥功能基因組、小麥進化及比較基因組研究將產生巨大的推動作用。

通過與水稻、玉米、高粱、大麥等作物的基因組圖比較,發現了小麥D基因組的特有基因
通過粗山羊草全基因組分析發現,小麥D基因組共有7條染色體,約44億個堿基對,大約是水稻基因組的10倍。其抗病相關基因(如NBS-LRR基因等)、抗非生物應激反應的基因數量都發生顯著擴張,因而大大增強了其抗病性、抗逆性與適應性。研究還發現,在D基因組中有小麥特有的品質相關基因,而且其中許多基因也發生了顯著擴增,從而使小麥的品質性狀大大得到改良,成為唯一能夠制作饅頭、面包、餃子等多種食品的糧食作物。正是由于D基因組的加入,才使小麥的抗病性、適應性與品質得到大大改良,推動小麥成為世界上種植區域最廣的第一大糧食作物。

由于小麥中的抗寒相關基因數量大量擴增,因而使其成為北半球冬季唯一能夠生存的糧食作物
賈繼增說,小麥D基因組的供體種——粗山羊草的遺傳多樣性也非常豐富,其中蘊含著許多優良基因。D基因組草圖的繪制為粗山羊草的開發利用及進一步的品種改良奠定了基礎,有望使小麥常規育種與雜交小麥取得突破性進展。下一階段,研究團隊將圍繞小麥基因組的精細圖與單倍型圖譜構建、小麥種質資源的變異組學與基因發掘等方面與全國有關單位開展協作攻關,力爭用5年左右的時間推動我國的小麥研究躍居世界領先水平,實現我國小麥研究者數百年來的夢想。