陕西
近日，浙江大学农业与生物技术学院叶楚玉课题组在Nature Genetics发表了题为Toward improving multiomic research in understudied cereals的观点综述（Perspective），总结 禾 谷类小作物组学研究进展，搭建多组学数据库，并就未来如何促进 禾 谷类小作物的组学研究提出进一步建议。
三大主粮玉米、小麦和水稻贡献全球人类50%的植物性饮食摄入，作物多样性低，不利于粮食安全和营养需求。生产过程中化肥、农药和水资源的部分不合理使用，也日益对农业生态系统产生负面影响。此外，气候变化导致极端天气事件频发，对农业构成日益严重的威胁。小作物（understudied crop / orphan crop / minor crop / underutilized crop）因其突出的抗逆性和营养多样性，在可持续农业和粮食安全领域具有显著开发潜力。
图1. 禾谷类小作物及其野生近缘种的多组学研究进展
在主粮作物中，多组学相关研究发展态势迅速，数据量大幅攀升。然而，禾谷类小作物的多组学研究却显著滞后。在基因组学研究领域，小作物的基因组发表数量显著偏少，尤其在端粒到端粒的基因组更为稀缺；泛基因组也只在少数几个小作物中有报道；群体基因组学的研究规模小、数量少；系统大规模的转录组、 代谢组 和蛋白组研究在禾谷类小作物中尚在起步阶段。目前 禾 谷类小作物组学研究的目的或性状大多聚焦在抗旱、耐热、耐盐等抗逆性方面，且这些研究往往停留在记录基因表达、蛋白质或代谢物的简单变化层面，很少深入探究其背后的作用机制，导致实际应用价值有限； 且针对 自身驯化机制的研究较少，阻碍了这些小作物的再驯化、改良及推广应用。
禾 谷类小作物 的功能基因研究仍面临严重制约。 经过 文献检索显示，这些作物中经过功能验证的基因不足200个。更严峻的是，其中76%的基因是在拟南 芥 、 水稻等异 源系统中验证的。除谷子建立了成熟的遗传转化体系外， 仅少数 开始建立农杆菌转化和CRISPR-Cas系 统，但整体仍受限于遗传转化技术瓶颈。此外，大规模表型组与多组学数据的缺失，也阻碍了群体基因组学 、 基因型-表型关联分析 在 关键功能基因 挖掘方面的应用 。尽管谷子、黍子的多组学研究已证明该方法的有效性，但多数 禾 谷类小作物 仍缺乏系统研究数据，限制了其优良性状基因的挖掘与应用。
论文构建了一个 禾 谷类小作物及其野生近缘种多组学数据的数据库，共纳入了来自15个物种的225个基因组，5674份已发表的RNA-seq数据（提供多组织表达谱），46个大规模的群体变异组（进行了SNP鉴定），181个已验证的功能基因信息等，旨在建立一个开放且可持续的平台，以 推动对禾谷 类小作物的研究。
图2. 禾谷类小作物多组学数据库
尽管当前 禾 谷类小作物 的多组学研究在广度和深度上显著滞后于 主粮作物 ，但日益普及 、 低成本 的 组学技术为 小作物的深入研究 创造了条件。 从两个角度开展小作物研究，一是充分挖 掘其突出的抗逆性和营养多样性机理，为主粮作物的改良提供重要思路和遗传资源；二是充分解析这些小作物驯化机制，推动它们自身的再驯化或改良，丰富作物多样性，服务于农业可持续发展。当前，禾谷类小作物研究总体上面临 资金 资助和 产业链的双重困境 ，需建立更多 国际组织等举措加以 推动改善， 共享种质资源与组学数据 ，并 加强产地育种人才培养 ， 开发高附加值产品 等，从而 充分释放 禾 谷类小作物 在保障粮食安全、促进 农业 可持续发展方面的独特价值。
图3. 禾谷类小作物多组学研究展望
在读博士生杨繁婧为论文第一作者，叶楚玉教授为通讯作者。该研究得到浙江省杰出青年基金和国家自然科学基金等项目资助。
https://www.nature.com/articles/s41588-025-02245-8
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
