张启发院士等科学家综述作物育种中的5G技术

作物遗传改良能够促进全球粮食和营养安全，特别是在人口持续增长以及气候变化和缺水等挑战的背景下，这已成为重要的关切问题。目前的作物育种策略缺少足够的效率，以满足短期或长期的粮食生产需求。2020年2月2日，张启发院士等科学家于《Current Opinion in Plant Biology》杂志在线发表了论文题目“5Gs for crop genetic improvement”。该文章提出了5G育种策略：基因组组装（Genome assembly）、种质资源鉴定（Germplasm characterization），基因功能鉴定（Gene function identification）、基因组育种方法（Genomic breeding methodologies）和基因编辑（Gene editing），以显著加速作物遗传改良。

1G：基因组组装。作物基因组组装的完善使得基因组上所有的遗传变异都可以被鉴定。这些变异可用于基因芯片的定制，饱和遗传图谱的构建和QTL的鉴定。2G：种质资源鉴定。大规模的种质鉴定中获得的单倍型可用于基于单倍型的育种策略或基因组选择方法。3G：基因功能研究。通过结合基因组学、转录组学、表观基因组学、蛋白质组学和代谢组学等组学方法，以及建模和高性能计算分析，提出对生物系统的全面理解。4G：基因组育种方法。基因组育种包括利用基因组学研究产生的数据、资源和技术来优化作物育种计划的方法。5G：基因编辑。基因组编辑（GE）已成为改良作物性状的有力途径。GE方法不仅有助于创造新的等位基因，还可用于通过大规模测序来促进优势等位基因和消除有害影响等位基因。此外，还可通过GE对新作物或当前作物进行反向驯化，以提供更加多样化的，特别是在抗逆性方面增强的品系。