栽培六倍体燕麦 (

Avena sativa L.

) 是一种具有国际重要性的谷类作物，被广泛认为是一种健康且营养丰富的全谷物食品。然而，基因组资源的缺乏阻碍了现代植物育种方法的应用。2022年5月18日，

Nature

杂志在线发表了来自德国环境卫生研究中心Nadia Kamal等人的国际研究团队题为“The mosaic oat genome gives insights into a uniquely healthy cereal crop”的研究论文，该研究公布了栽培六倍体燕麦高质量的参考基因组及其两种祖先物种：

Avena longiglumis

（二倍体的，AA，2n = 14）和

Avena insularis

（四倍体，CCDD，2n = 4x = 28）的基因组，并对与人类健康和营养有关的基因家族的详细分析，支持了燕麦在无麸质饮食中的安全性。因此，该研究提高我们对燕麦基本生物学的理解，并加速基因组学辅助育种。

燕麦是禾本科的一员，禾本科是经济上重要的草科植物，包括小麦、水稻、大麦、小米、玉米、高粱和甘蔗。燕麦物种在自然界中以二倍体、四倍体和六倍体的形式存在，在地中海、中东、加那利群岛和喜马拉雅山脉周围表现出最大的遗传多样性。目前，燕麦是一种全球作物，产量在谷物中排名第七。与其他谷物相比，燕麦种植需要较少的杀虫剂、杀菌剂或肥料。小麦、大麦和黑麦等谷物储存了大量的麸质蛋白；相比之下，燕麦和大米储存球状蛋白质。此外，大麦主要用于酿造工艺，小麦则用于制作面粉和面包，但燕麦却能直接制作成燕麦片食用，非常接近天然原始谷物。因此燕麦具有可观的健康益处以及替代动物性食品的潜力。然而，基因组资源的缺乏阻碍了现代植物育种方法的应用。

该研究产生了栽培六倍体燕麦染色体水平的参考序列，并且组装了其两种祖先物种：

Avena longiglumis

（二倍体的，AA，2n = 14）和

Avena insularis

（四倍体，CCDD，2n = 4x = 28）的基因组。之后该研究辅以 RNA 测序和 Iso-seq 转录组数据等方法发现燕麦基因组中有 80,608 个高置信度的基因座，而转座因子占燕麦基因组序列的 64%。此外，研究发现C 亚基因组的二倍体祖先中具有更高的转座子活性和数量。此外，研究发现燕麦中的频繁的基因组重排导致了类似马赛克的基因组结构。

燕麦胚乳细胞壁中大量存在的可溶性纤维，可降低血液胆固醇和餐后血糖反应。纤维素合酶样基因CslF6是谷类中β-葡聚糖生物合成的核心。该研究对纤维素合酶 ( GT2 ) 和胼胝质合酶 ( GT48 ) 家族进行了分类，以确定燕麦 β-葡聚糖生物合成的遗传基础。研究发现燕麦中 β-葡聚糖的高含量是由等位基因变异和转录因子驱动。此外，该研究还对与人类健康和营养相关的燕麦储存蛋白有关的基因家族的详细分析，支持了燕麦在无麸质饮食中的安全性。同时该研究还绘制了燕麦表皮蜡突变体并鉴定为α/β-水解酶的单个基因（AVESA.00010b.r2 .UnG1403470）。该结果可以帮助育种者在未来适应更热气候的燕麦品种中操纵组织特异性表皮蜡成分。

图.表皮蜡突变体的单基因定位。

综上所述，该研究公布了栽培六倍体燕麦高质量的参考基因组及其两种祖先物种的基因组，从分子水平看到了众多有关燕麦的特殊性质，如燕麦中麸质蛋白含量非常少，可以减少麸质蛋白引起的过敏和乳糜泻等相关症状。同时燕麦还含有更高比例的β-葡聚糖，可以降低血液中的胆固醇水平，对患有糖尿病和代谢疾病的患者有积极作用。这些结果证明燕麦可作为无麸质食物的证据。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04732-y.pdf

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