科学家解码全球小麦百年种质多样性，助力精准设计育种

澎湃新闻从中国农业科学院深圳农业基因组研究所获悉，6月17日，国际顶尖期刊《自然(Nature)》刊登了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）联合英国约翰·英纳斯中心(John Innes Centre)等国内外多家优势单位完成的最新研究成果。该研究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，并进一步结合丰富的群体遗传资源开展了系统的小麦性状和基因发掘研究。

该研究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。该研究打通了小麦从基因组解码到育种设计的全链条贯穿体系，为全球小麦基础科研和育种产业应用奠定了重要的里程碑。

2022年4月10日，郑州，黄河滩区的小麦育种基地，麦田里的麦苗。视觉中国 资料图

小麦是最主要的全球性粮食作物之一，是人类获取能量和营养的重要来源。面对当前全球人口不断增长和环境气候复杂多变、小麦新品种培育的遗传增益效应逐渐减缓等一系列挑战，科学家亟需找到一条高效、精准的小麦育种之路，以培育高产优质的小麦新品种，保障粮食安全和发展可持续农业。追溯作物进化和驯化过程中已形成的遗传和表型多样性，解码和发现小麦优异性状和变异，连接目标遗传位点和育种田间真实表现，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，是突破小麦育种障碍，培育新一代高产优质小麦品种的必然之路。

基因组所程时锋团队先后从英国约翰·英纳斯中心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，找回了现代小麦品种丢失的遗传多样性宝库，并验证其功能和育种价值。研究发现，现代小麦品种经过长期的人工定向选择，仅来自7个祖先群中的2个，67%以上的遗传多样性丢失。这一惊讶的发现表明，现代核心小麦资源遗传背景狭窄，品种单一，选育品种同质化严重，现代小麦育种的遗传增益的潜能极其有限，难以应对未来人口持续增长和极端气候不断变化的复杂形势。程时锋团队的研究系统验证了大量未被利用的优异变异的功能和育种价值，并挖掘到调控小麦高产、氮高效利用、适应性和营养品质的新基因和关键的有利变异位点，开发了大数据资源和技术工具，并提出了小麦全基因组设计育种的4D策略（Decode解码，Discover发现，Design设计， Deliver实现），为真正实现小麦从基因组到育种（G2B，Genomics to Breeding）的全链条贯通提供了系统解决方案。

该研究成果是全球小麦科学研究工作的一个重要里程碑，将大大促进小麦甚至整个作物科学领域的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。