近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小麥基因資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)揭示了過(guò)去70年我國(guó)小麥育成品種基因組重塑和優(yōu)化的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)小麥3個(gè)亞基因組間存在顯著的育種選擇非對(duì)稱性，提出基于跨著絲粒區(qū)形成的大的單倍型區(qū)段優(yōu)劣評(píng)估品種（品系）育種價(jià)值的策略。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《分子植物（Molecular Plant）》上。
據(jù)張學(xué)勇研究員介紹，新中國(guó)成立70年來(lái)，我國(guó)育成了3000多個(gè)小麥品種，老一輩科學(xué)家從遺傳學(xué)角度總結(jié)了它們的形成和演變規(guī)律。然而，目前很少有研究從基因組學(xué)的角度來(lái)客觀闡述小麥育種規(guī)律。正如小麥育種專家莊巧生院士所說(shuō)，目前的育種有技術(shù)加經(jīng)驗(yàn)，也有一些目前看來(lái)尚屬于心領(lǐng)神會(huì)，難以言傳身教的藝術(shù)成分。如今，基于規(guī)模化品種的重測(cè)序成為系統(tǒng)解析優(yōu)異種質(zhì)資源和重大品種形成和演變的重要技術(shù)和方法，為從新的角度分析和認(rèn)識(shí)育種中的規(guī)律提供了可能。
研究人員對(duì)145份不同時(shí)期小麥代表性品種進(jìn)行重測(cè)序，構(gòu)建了高密度的基因組變異圖譜，分析材料涵蓋了70年來(lái)主要的大面積推廣品種、骨干親本和具有代表性的地方品種。研究發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)50-60年代的品種基因組組成以我國(guó)地方品種為主，而70-80年代則以引進(jìn)品種的貢獻(xiàn)為主，80年代中后期引進(jìn)品種的貢獻(xiàn)達(dá)到頂峰；引進(jìn)種質(zhì)貢獻(xiàn)了一些我國(guó)地方品種中缺乏的單倍型區(qū)段，這從基因組學(xué)層面客觀地反映了我國(guó)小麥育種的歷史。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在人工選擇育種進(jìn)程中，小麥的A、B、D三個(gè)基因組間和共線區(qū)域的同源基因之間表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非對(duì)稱選擇規(guī)律。同時(shí)，研究人員以育種進(jìn)程中，“矮孟牛”和“小偃6號(hào)”及其衍生品種為例，系統(tǒng)研究了雜交選育過(guò)程中強(qiáng)連鎖單倍型區(qū)段的形成和演化規(guī)律，明確了一些單倍型區(qū)段所控制的性狀。這為以系譜為基礎(chǔ)，以基因組學(xué)為手段，解析每一個(gè)骨干親本所攜帶的優(yōu)良區(qū)段提供了很好的思路和樣板，也為小麥基因組選擇育種提供了重要依據(jù)和理論指導(dǎo)。該研究為解析育種“骨干親本”找到突破口，將進(jìn)一步提升優(yōu)異種質(zhì)資源的理論和應(yīng)用價(jià)值，推動(dòng)我國(guó)小麥基因組學(xué)與育種學(xué)更緊密的結(jié)合。
圖1、小麥1A、2A、6A染色體跨著絲粒區(qū)形成很大的與重要性狀相關(guān)聯(lián)的單倍型區(qū)段
圖2、以系譜為基礎(chǔ)，根據(jù)骨干親本衍生品種多樣性變化情況可基本判斷這些區(qū)段育種價(jià)值的優(yōu)劣
該研究得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中央公益性科研機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)研究基金、中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目資助。
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