開始于20世紀60-70年代的農業綠色革命，讓主要糧食作物水稻、小麥等在產量上實現巨大飛躍，然而育種過程中的偏好性選擇，也正帶來不可忽視的風險。
記者從中國農業科學院深圳農業基因組研究所（嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室深圳分中心）獲悉：近日，該所程時鋒團隊與英國約翰·英納斯中心等國內外多家優勢單位合作發現，現代小麥品種經過長期的人工定向選擇，僅來自于7個祖先群中的2個，而其他5個祖先群體則包含了大量未被利用的遺傳變異。現代小麥品種中67%以上的遺傳多樣性丟失。這一驚訝的發現表明，現代核心小麥資源遺傳背景狹窄，品種單一，選育品種同質化嚴重，現代小麥育種的遺傳增益的潛能極其有限，難以應對未來人口持續增長和極端氣候不斷變化的復雜形勢。
小麥是最主要的全球性糧食作物之一，面對當前全球人口不斷增長和環境氣候復雜多變、小麥新品種培育的遺傳增益效應逐漸減緩等一系列挑戰，利用豐富的全球多樣性種質資源，加快培育更多高產優質的小麥新品種，對保障糧食安全至關重要。“追溯作物進化和馴化過程中已形成的遺傳和表型多樣性，解碼和發現小麥優異性狀和變異，連接目標遺傳位點和育種田間真實表現，構建小麥全基因組設計育種所必需的源頭數據資源和平臺技術工具，是突破小麥育種障礙、培育新一代高產優質小麥品種的必然之路。”中國農業科學院深圳農業基因組研究所研究員程時鋒表示。
努力攀登科學高峰，程時鋒團隊引進了英國約翰·英納斯中心保藏的百年前收集的來自世界三十多個國家的全套小麥種質資源（827份A.E. Watkins小麥地方品種，下稱沃氏小麥；和220份全球現代品種）。在此基礎上，研究團隊綜合利用基因組學、遺傳學、生物信息學和分子生物學等前沿技術手段，找回了現代小麥品種丟失的遺傳多樣性寶庫，并驗證了其功能和育種價值。
與此同時，程時鋒團隊的研究系統驗證了大量未被利用的優異變異的功能和育種價值，并挖掘到調控小麥高產、氮高效利用、適應性和營養品質的新基因和關鍵的有利變異位點，開發了大數據資源和技術工具，并提出了小麥全基因組設計育種的4D策略（Decode解碼，Discover發現，Design設計， Deliver實現），為真正實現小麥從基因組到育種的全鏈條貫通提供了系統解決方案。
“Watkins（沃氏）小麥地方品種群體收集于綠色革命之前，這些品種未經現代育種程序的大規模篩選，因而保留了許多潛在的、有益的遺傳變異。”中國科學院院士李家洋表示，在程時鋒團隊檢測到的七萬多個單倍型變異中，有將近67%是現代品種已丟失。這些Watkins小麥獨有的單倍型變異含有大量未被利用的優異等位基因，對未來的小麥遺傳改良具有不可估量的潛在價值，可用于培育高產、優質、抗逆及適應氣候變化的小麥新品種。這一成果理論和實踐相結合，是近年來我國農業領域國際合作的一個成功案例，實現了“技術走出去”與“資源引進來”的有機結合，合作成果受到國際同行的一致好評。Watkins小麥地方品種群體這一寶貴種質資源的引入，將為拓寬我國小麥的遺傳基礎、提高我國小麥的遺傳多樣性奠定堅實的基礎；未來將這些優異基因應用到小麥育種中，培育創新型小麥新品種，將推動我國小麥產業的持續健康發展。
據了解，相關研究成果6月17日發表于國際頂尖期刊《自然(Nature)》。
