中國(guó)農(nóng)科院發(fā)布消息稱(chēng)，該院作物科學(xué)研究所聯(lián)合國(guó)內(nèi)外科研院校，在基因組水平全面展示了20世紀(jì)50年代以來(lái)中國(guó)小麥育種歷史，揭示了不同層次的結(jié)構(gòu)變異對(duì)小麥適應(yīng)性和育種的影響，為全球種質(zhì)資源的整合和利用、未來(lái)小麥智能設(shè)計(jì)育種提供了重要基因組支撐以及新的視角和策略。11月28日，相關(guān)研究成果以研究長(zhǎng)文形式發(fā)表在國(guó)際知名期刊《自然（Nature）》上。
據(jù)介紹，小麥?zhǔn)俏覈?guó)僅次于水稻的主糧作物。小麥?zhǔn)钱愒戳扼w，含有三個(gè)功能相似、染色體間可發(fā)生互換的亞基因組（A，B，D），賦予了其基因組很好的彈性和韌性，能夠更好地耐受基因的丟失、重復(fù)、倒位、易位等結(jié)構(gòu)變異沖擊。對(duì)代表性小麥品種的基因組進(jìn)行分析，揭示其基因組水平的演進(jìn)規(guī)律，對(duì)未來(lái)小麥育種將有一定的指導(dǎo)意義。
研究人員從我國(guó)近70年育成的5000多個(gè)小麥品種中篩選出有代表性的17個(gè)品種，從頭組裝它們?nèi)旧w水平的高質(zhì)量基因組，并對(duì)精準(zhǔn)鑒定出的近25萬(wàn)個(gè)結(jié)構(gòu)變異分析，發(fā)現(xiàn)跨著絲粒區(qū)域是小麥品種分化的核心區(qū)域。
進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這17個(gè)中國(guó)小麥品種展現(xiàn)出的遺傳多樣性，遠(yuǎn)高于全球其他國(guó)家近30年育成品種。研究推斷，這是由于我國(guó)小麥商業(yè)化育種發(fā)展相對(duì)較慢，一定程度保留了其品種的遺傳多樣性、維持小麥品種較高的韌性。這為未來(lái)作物育種體制的調(diào)整提供了參考。
為進(jìn)一步探索小麥品種對(duì)環(huán)境變化的高度適應(yīng)性及遺傳基礎(chǔ)，解析小麥“春性”與“冬性”的轉(zhuǎn)變和演化，研究人員通過(guò)分析春化基因VRN-A1拷貝數(shù)變異情況，發(fā)現(xiàn)小麥的祖先種如野生四倍體、栽培四倍體完全是“春性”類(lèi)型，而普通小麥中出現(xiàn)“冬性”突變和VRN-A1基因的拷貝數(shù)變異，繼而呈現(xiàn)“冬性”——即抗寒性強(qiáng)弱的變化。
研究還發(fā)現(xiàn)，基因變異后拷貝數(shù)越高，品種抗凍害能力越強(qiáng)。但是與地方品種相比，現(xiàn)代品種中該基因拷貝數(shù)降低，推測(cè)這可能與最近100年氣候變暖密切相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)揭示了小麥品種適應(yīng)性的遺傳基礎(chǔ)，為未來(lái)小麥廣適性育種提供理論指導(dǎo)。
同時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)了不同地區(qū)小麥品種籽粒硬度變化的演進(jìn)規(guī)律。研究表明，小麥籽粒硬度受Ha基因控制，而該基因突變或丟失，品種籽粒就會(huì)變硬。在我國(guó)近70年人工選擇和自然選擇雙重作用下，西北、華北小麥品種含Ha基因突變的頻率顯著高于東南、西南地區(qū)小麥品種，這與我國(guó)居民“北硬”“南軟”的飲食習(xí)慣密切相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)說(shuō)明，小麥品種既是生產(chǎn)要素，也是飲食文化的重要載體。
