澎湃新聞從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所獲悉，6月17日，國際頂尖期刊《自然(Nature)》刊登了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心）聯(lián)合英國約翰·英納斯中心(John Innes Centre)等國內(nèi)外多家優(yōu)勢單位完成的最新研究成果。該研究構(gòu)建了目前最全面的小麥群體基因組變異圖譜、表型組變異圖譜，并進一步結(jié)合豐富的群體遺傳資源開展了系統(tǒng)的小麥性狀和基因發(fā)掘研究。
該研究發(fā)現(xiàn)了小麥氮高效利用新基因、高產(chǎn)抗倒伏新基因、籽粒鈣含量高優(yōu)質(zhì)基因、抗稻瘟病和葉斑病的新基因等，這些新的基因和變異位點為培育小麥優(yōu)良新品種打下了堅實的基礎(chǔ)。該研究打通了小麥從基因組解碼到育種設(shè)計的全鏈條貫穿體系，為全球小麥基礎(chǔ)科研和育種產(chǎn)業(yè)應(yīng)用奠定了重要的里程碑。
2022年4月10日，鄭州，黃河灘區(qū)的小麥育種基地，麥田里的麥苗。視覺中國 資料圖
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(yǎng)的重要來源。面對當前全球人口不斷增長和環(huán)境氣候復(fù)雜多變、小麥新品種培育的遺傳增益效應(yīng)逐漸減緩等一系列挑戰(zhàn)，科學(xué)家亟需找到一條高效、精準的小麥育種之路，以培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的小麥新品種，保障糧食安全和發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)。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(fā)現(xiàn)小麥優(yōu)異性狀和變異，連接目標遺傳位點和育種田間真實表現(xiàn)，構(gòu)建小麥全基因組設(shè)計育種所必需的源頭數(shù)據(jù)資源和平臺技術(shù)工具，是突破小麥育種障礙，培育新一代高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種的必然之路。
基因組所程時鋒團隊先后從英國約翰·英納斯中心引進了上千份優(yōu)異的小麥核心種質(zhì)資源，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(xué)、遺傳學(xué)、生物信息學(xué)和分子生物學(xué)等前沿技術(shù)手段，找回了現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代小麥品種經(jīng)過長期的人工定向選擇，僅來自7個祖先群中的2個，67%以上的遺傳多樣性丟失。這一驚訝的發(fā)現(xiàn)表明，現(xiàn)代核心小麥資源遺傳背景狹窄，品種單一，選育品種同質(zhì)化嚴重，現(xiàn)代小麥育種的遺傳增益的潛能極其有限，難以應(yīng)對未來人口持續(xù)增長和極端氣候不斷變化的復(fù)雜形勢。程時鋒團隊的研究系統(tǒng)驗證了大量未被利用的優(yōu)異變異的功能和育種價值，并挖掘到調(diào)控小麥高產(chǎn)、氮高效利用、適應(yīng)性和營養(yǎng)品質(zhì)的新基因和關(guān)鍵的有利變異位點，開發(fā)了大數(shù)據(jù)資源和技術(shù)工具，并提出了小麥全基因組設(shè)計育種的4D策略（Decode解碼，Discover發(fā)現(xiàn)，Design設(shè)計， Deliver實現(xiàn)），為真正實現(xiàn)小麥從基因組到育種（G2B，Genomics to Breeding）的全鏈條貫通提供了系統(tǒng)解決方案。
該研究成果是全球小麥科學(xué)研究工作的一個重要里程碑，將大大促進小麥甚至整個作物科學(xué)領(lǐng)域的基因組設(shè)計育種的步伐，為現(xiàn)代小麥育種貢獻了中國智慧和中國力量。
