技術前瞻

    沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學研究團隊提出以微小DNA片段k-mer為基礎的基因體分析方法，可降低傳統分析對單一參考基因組的依賴，並快速比對大型種子基因庫與野生近緣種中的遺傳變異。研究指出，這類方法有助於找出現代育種過程中流失或未被利用的有益基因，作為提升作物抗病性與氣候韌性的育種參考。

氣候變遷下的作物遺傳資源

    面對氣候變遷，世界主要糧食作物如玉米、水稻與小麥等，正面臨日益嚴峻的乾旱、高溫與病害等逆境壓力。然而，能協助提高作物抗逆性的基因，可能早已存在於古老品種、野生近緣種與種子庫中，但這些遺傳變異往往深藏在龐大的DNA差異之中，難以透過傳統比對方式快速辨識，因此需要更快、更大規模的基因體搜尋方法。

k-mer分析如何搜尋遺傳變異

    研究團隊採用k-mer分析策略，也就是將每個基因組拆解成許多長度很短的DNA片段，再比較這些片段在不同植物樣本中的出現情形。這些短片段可作為類似分子條碼的標記，使研究人員能同時比較數千份樣本的遺傳變異，並協助判斷哪些材料可能帶有育種所需的有益基因，特別適合用於大型種子庫與大量族群資料。相較於依賴單一參考基因組的傳統分析，k-mer方法有助於捕捉參考基因組分析容易漏掉的結構差異與稀有變異，並可在大規模資料集上快速運算，形成可搜尋、可擴充的作物遺傳多樣性地圖。

小麥抗病性變異篩選

    研究指出，透過k-mer分析方法，研究人員可在小麥及其野生近緣種等大型基因體資料中，更有效篩選與抗病性、馴化性狀或作物改良相關的遺傳差異。以小麥研究為例，相關方法已被用於搜尋白粉病抗性來源，並協助辨識傳統參考基因組分析較不易發現的稀有變異與多樣性來源。研究也顯示，部分可供未來作物改良利用的有益變異，可能早已存在於野生族群與種子庫材料中，只是在長期馴化與現代育種過程中未被保留或充分利用。

種子基因庫在作物改良中的角色

    整體而言，此項研究的貢獻在於提出可搜尋、可擴充的k-mer基因體分析架構，協助研究人員更有效連結種子基因庫、野生近緣種與育種應用。未來若能進一步結合基因型、表型與田間驗證資料，將有助於加速抗病、耐旱與耐熱等作物韌性性狀的篩選，並提升種子基因庫在氣候變遷下作物改良中的應用價值。本研究成果已發表在《Nature Genetics》期刊。


資料來源：農業科技-新脈動
https://agritech-foresight.atri.org.tw/article/contents/6283?Category=trend