我国科学家揭示小麦品质育种新路径

  如何兼顾高产与优质，是小麦育种界的关键科学问题。近日，我国科研人员以我国代表性优质高产小麦品种“济麦44”为核心材料，成功组装了参考级高精度基因组，完整解析了小麦面筋蛋白基因区域的复杂结构，并系统揭示了关键基因选择和基因间协同互作在塑造小麦加工品质中的重要作用。相关研究成果于北京时间5月7日17时在线发表在国际学术期刊《自然·植物》上。

  小麦是我国主要口粮作物。研究团队选取的核心材料“济麦44”，是曾连续三年位居我国年推广面积第一的强筋小麦品种。“育种家在田间‘选出来’的优良性状，究竟藏在基因组的什么位置？‘济麦44’为什么能够同时实现高产和强筋？”论文第一作者之一、山东省农业科学院作物研究所研究员曹新有说，这是此次研究想要达到的主要目标之一。

  为此，曹新有团队联合中国科学院遗传与发育生物学研究所鲁非团队，对“济麦44”进行了高质量基因组解析，成功构建了参考级高精度基因组，相当于为“济麦44”绘制了一张高精度“遗传地图”。

  “济麦44”基因组的高质量组装与注释。（研究团队供图）

  研究结果显示，“济麦44”基因组组装达到染色体水平，质量值达到66.74，错误率约为千万分之一，完整呈现了复杂面筋基因区域的精细结构，使这一品种的性状能够在基因组层面被系统定位、解释和利用。

  面筋蛋白基因在不同演化阶段的选择清扫及单倍型演化动态。（研究团队供图）

  研究团队进一步整合了全球485份小麦及其近缘种材料的基因组数据，构建高分辨率遗传变异图谱，追踪面筋基因在驯化、多倍化、欧亚传播和现代育种过程中的选择历史。

  结果显示，小麦品质改良并不是简单依靠少数“明星基因”的累积，还与多个面筋蛋白基因之间的组合效应和协同互作密切相关。

  面筋蛋白基因间的上位性互作。（研究团队供图）

  “未来培育优质小麦，不能只盯住单个‘明星基因’，还要关注多个面筋蛋白基因之间的组合关系、互作效应和整体网络。这意味着，我们的育种目标正从‘找到好基因’进一步走向‘设计好组合’。”曹新有说。新华社济南5月7日电（记者叶婧）

责任编辑: 王嘉兴