6月17日，《自然》在線發表了中國農業科學院深圳農業基因組研究所領銜的一項國際合作研究成果。科研人員引進和利用20世紀初收集的來自世界30多個國家的小麥種質資源，綜合運用基因組學、遺傳學、生物信息學和分子生物學，量化并驗證了當前小麥育種中未被利用的大量的優異變異。該研究打通了小麥從基因組解碼到育種設計的全鏈條貫穿體系，為全球小麥基礎科研和育種產業應用奠定了重要基礎。
Watkins小麥。中國農科院供圖
小麥是最主要的全球性糧食作物之一，是人類獲取能量和營養的重要來源。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表現的橋梁，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。
Watkins小麥在中國的穗性狀和籽粒性狀多樣性。中國農科院供圖
基因組所研究員程時鋒團隊先后從英國約翰·英納斯中心引進了數千份優異的小麥核心種質資源（Watkin小麥），其中包含百年前收集于歐洲、亞洲和非洲32個國家的827份地方品種。
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，并驗證其功能和育種價值。研究發現，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，67%以上的遺傳多樣性丟失。這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影響。
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數千個關鍵遺傳位點，開發了大數據資源和技術工具。他們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（G2B，Genomics to Breeding）的全鏈條貫通提供了系統解決方案。
論文評審人認為，該研究成果是全球小麥科學研究工作的一個里程碑，將大大促進小麥甚至整個作物科學領域的基因組設計育種的步伐。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07682-9
