Rajeev K. Varshney：设计未来作物，基因组学辅助育种时代来临

介绍一篇Rajeev Kumar Varshney于2021年在Trends in Plant Science专题《养活世界：植物育种的未来》上的综述，强调了基因组学辅助育种（genomics-assisted breeding, GAB）的作用和意义。

关于Rajeev Kumar Varshney，他在基因组测序、利用遗传多样性、基因组学辅助育种、种子系统和发展中国家能力建设方面的工作是全球公认的领导者。在他长达20多年的研究生涯中，通过创造基因组资源为保障亚洲和非洲的粮食安全做出了重大贡献。Varshney教授致力于为育种者提供基因组辅助育种的工具和资源，包括提供尖端技术培训。此外，他还带头发起了一些重大的国际倡议，向世界上一些最贫穷的农民提供鹰嘴豆、木豆和落花生的基因组资源和优良作物品种。基于以上贡献，Varshney教授在2023年5月被评为英国皇家学会会员。在皇家学会366年的历史中，他是印度第四位农业科学和林业领域的获奖者，也是全球仅有的13位获奖者之一。

更多作者介绍请查看：人物 | Rajeev K.Varshney：拥抱“孤生作物”的无限可能；PBJ 先锋人物传记 | 英国皇家学会会员、PBJ高级编辑-Rajeev Varshney 教授在基因组学研究中的创造性历程

摘要

在过去的十年中，基因组学辅助育种（GAB）在利用现代基因组资源的潜力以及表征和利用等位基因变异以促进种质增强和品种培育方面发挥了重要作用。未来维持GAB（GAB 2.0）将依赖于一套新方法，可以快速跟踪等位基因变异的靶向操作，以创造新的多样性，并促进其快速有效地纳入作物改良计划。通过积累有益等位基因和清除有害等位基因来优化作物基因组的基因组育种策略对于设计未来的作物是必不可少的。在未来几十年中，GAB 2.0 有望以低成本和高效的方式培育更多具有更高营养价值的气候智能型作物品种。

亮点

• 参考基因组的可用性和对综合多样性面板的全基因组调查为等位基因变异与表型相关联铺平了道路。
• 现有方法可以评估基因库中存档的大量遗传资源的遗传价值，并简化这些资源在作物改良计划中的应用。
• 精确的基因组编辑技术与增强的性状结构相结合，为设计复杂的性状变异提供了创新的解决方案。
• 高通量表型分析方法开始减少准确、精确和大规模测量植物表现的挑战。
• 当应用基因组育种方法时，优化的快速育种方案对于加速育种进展仍然至关重要。
• 从基因组育种中获得的持续增益寻求对次效应等位基因的快速利用，积累有利的、并清除有害的等位基因。

图表解释

主要粮食作物的基因组资源

基于重测序的植物种质多样性研究实例

基因组辅助育种2.0版（GAB 2.0）概览图

该图展示了一种整体方法，旨在积累有利等位基因或清除植物基因组中有害的等位基因，以设计未来的作物。 (A) 基因库中存档的种质资源集合提供了既有益又有害的等位基因。 (B) 高通量测序结合多组学检测和田间表型鉴定，为将基因组变异与重要表型联系起来提供了强有力的手段。 (C) 一旦识别出基因-性状关联，功能验证将导向一个因果基因。 (D) 影响关键植物性状的因果基因信息为基于单倍型的育种/基因组育种或新的驯化铺平了道路。 (E) 同时，基于全基因组基因型信息的基因组预测方法也可以用来在育种计划中做出明智的决策。 (F) 诸如最优贡献选择（optimal contribution selection，OCS）的方法，在遗传增益速率和遗传多样性/近亲繁殖之间保持平衡，对于育种前期和育种目的至关重要。 (G) 快速育种将帮助加快作物育种进程。 (H) 这些新的育种工具和方法的实施将有助于在育种群体中积累有益等位基因或清除有害等位基因，提高育种计划的遗传增益。这种育种策略将为设计未来作物铺平道路。

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