找回现代小麦丢失的基因

在漫长的历史岁月中，人类将小麦驯化至今，选育和推广了诸多高产优质的品种，但也丢失了许多宝贵的基因资源。近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）程时锋团队联合国内外多家单位，利用基因组学等前沿技术，解析了上千份来自全球的小麦核心种质资源，找回了现代小麦品种丢失的遗传多样性“宝库”，这大大促进了小麦基因组设计育种的步伐，为现代小麦育种贡献了中国智慧和中国力量。相关研究成果日前发表于国际期刊《自然》。

中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员程时锋介绍，小麦是最主要的全球性粮食作物之一，利用丰富的全球多样性种质资源，加快培育更多高产优质的小麦新品种，对保障粮食安全至关重要。而追溯小麦在历史进化和驯化过程中已形成的遗传和表型多样性，构建小麦全基因组设计育种所必需的源头数据资源和平台技术工具，是培育新一代高产优质小麦品种的必然之路。

由此，研究团队先后引进了上千份优异的小麦核心种质资源，其中包含百年前收集于欧洲、亚洲和非洲32个国家的827份地方品种。研究团队综合利用基因组学、遗传学、生物信息学和分子生物学等前沿技术手段，构建了目前最全面的小麦群体基因组变异图谱、表型组变异图谱。研究发现，全球小麦可以分为7个祖先群，而现代小麦品种主要来源于其中两个，更值得关注的是，现代小麦品种经过长期的人工定向选择，67%以上的遗传多样性已丢失。这一惊人的发现表明，现代小麦品种资源的遗传背景狭窄，品种单一，选育品种同质化严重，在育种方面的遗传增益潜能极其有限。

随后，该团队利用这些小麦核心种质资源的基因图谱，进一步开展了小麦性状和基因发掘研究，共发现了小麦氮高效利用新基因、高产抗倒伏新基因、籽粒钙含量高优质基因、抗稻瘟病和叶斑病的新基因等，这些新的基因和变异位点为培育小麦优良新品种打下了坚实的基础。

中国科学院院士李家洋评价，这些大量未被利用的优异等位基因，对未来的小麦遗传改良具有不可估量的潜在价值，可用于培育高产、优质、抗逆及适应气候变化的小麦新品种，未来将这些优异基因应用到小麦育种中，培育创新型小麦新品种，将推动我国小麦产业的持续健康发展。（记者杨舒）