6月17日，《自然》在線發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所領(lǐng)銜的一項(xiàng)國(guó)際合作研究成果?？蒲腥藛T引進(jìn)和利用20世紀(jì)初收集的來(lái)自世界30多個(gè)國(guó)家的小麥種質(zhì)資源，綜合運(yùn)用基因組學(xué)、遺傳學(xué)、生物信息學(xué)和分子生物學(xué)，量化并驗(yàn)證了當(dāng)前小麥育種中未被利用的大量的優(yōu)異變異。該研究打通了小麥從基因組解碼到育種設(shè)計(jì)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)用奠定了重要基礎(chǔ)。
Watkins小麥。中國(guó)農(nóng)科院供圖
小麥?zhǔn)亲钪饕娜蛐约Z食作物之一，是人類(lèi)獲取能量和營(yíng)養(yǎng)的重要來(lái)源。追溯作物進(jìn)化和馴化過(guò)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(biāo)遺傳位點(diǎn)和育種田間表現(xiàn)的橋梁，構(gòu)建小麥全基因組設(shè)計(jì)育種所必需的源頭數(shù)據(jù)資源和平臺(tái)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。
Watkins小麥在中國(guó)的穗性狀和籽粒性狀多樣性。中國(guó)農(nóng)科院供圖
基因組所研究員程時(shí)鋒團(tuán)隊(duì)先后從英國(guó)約翰·英納斯中心引進(jìn)了數(shù)千份優(yōu)異的小麥核心種質(zhì)資源（Watkin小麥），其中包含百年前收集于歐洲、亞洲和非洲32個(gè)國(guó)家的827份地方品種。
研究團(tuán)隊(duì)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(kù)，并驗(yàn)證其功能和育種價(jià)值。研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代小麥品種經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的人工定向選擇，僅來(lái)自于7個(gè)祖先群中的2個(gè)，67%以上的遺傳多樣性丟失。這表明現(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(yán)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(duì)未來(lái)人口持續(xù)增長(zhǎng)和極端氣候不斷變化的影響。
程時(shí)鋒團(tuán)隊(duì)的研究系統(tǒng)驗(yàn)證了大量未被利用的優(yōu)異變異的功能和育種價(jià)值，并挖掘到調(diào)控小麥高產(chǎn)、氮高效利用、適應(yīng)性和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的數(shù)千個(gè)關(guān)鍵遺傳位點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了大數(shù)據(jù)資源和技術(shù)工具。他們提出了小麥全基因組設(shè)計(jì)育種的4D策略（Decode解碼，Discover發(fā)現(xiàn)，Design設(shè)計(jì)，Deliver實(shí)現(xiàn)），為真正實(shí)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。
論文評(píng)審人認(rèn)為，該研究成果是全球小麥科學(xué)研究工作的一個(gè)里程碑，將大大促進(jìn)小麥甚至整個(gè)作物科學(xué)領(lǐng)域的基因組設(shè)計(jì)育種的步伐。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07682-9
