《自然（Nature）》刊登該研究成果。

深圳新聞網(wǎng)2024年6月19日訊（記者 周維朕 通訊員 馬昕怡）6月17日23時(shí)，國際頂尖期刊《自然（Nature）》刊登了中國農業(yè)科學(xué)院深圳農業(yè)基因組研究所（嶺南現代農業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗室深圳分中心）聯(lián)合英國約翰·英納斯中心（John Innes Centre）等國內外多家優(yōu)勢單位完成的最新研究成果。該研究構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(jìn)一步結合豐富的群體遺傳資源開(kāi)展了系統的小麥性狀和基因發(fā)掘研究。

該研究發(fā)現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(diǎn)為培育小麥優(yōu)良新品種打下了堅實(shí)的基礎。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(chǎn)業(yè)應用奠定了重要的里程碑。

百年前收集的全球小麥地方種多樣性極高，圖為程時(shí)鋒課題組拍攝的Watkins小麥。

小麥是最主要的全球性糧食作物之一，是人類(lèi)獲取能量和營(yíng)養的重要來(lái)源。面對當前全球人口不斷增長(cháng)和環(huán)境氣候復雜多變、小麥新品種培育的遺傳增益效應逐漸減緩等一系列挑戰，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)展可持續農業(yè)。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)現小麥優(yōu)異性狀和變異，連接目標遺傳位點(diǎn)和育種田間真實(shí)表現，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(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小麥在中國南北6個(gè)生態(tài)區及英國3個(gè)生態(tài)區種植并進(jìn)行系統的表型鑒定。

基因組所程時(shí)鋒團隊先后從英國約翰·英納斯中心引進(jìn)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(gè)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(jià)值。研究發(fā)現，現代小麥品種經(jīng)過(guò)長(cháng)期的人工定向選擇，僅來(lái)自7個(gè)祖先群中的2個(gè)，67％以上的遺傳多樣性丟失。

小麥群體基因組變異圖譜構建以及地方品種和現代栽培種多樣性比較。

這一發(fā)現表明，現代核心小麥資源遺傳背景狹窄，品種單一，選育品種同質(zhì)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(lái)人口持續增長(cháng)和極端氣候不斷變化的復雜形勢。程時(shí)鋒團隊的研究系統驗證了大量未被利用的優(yōu)異變異的功能和育種價(jià)值，并挖掘到調控小麥高產(chǎn)、氮高效利用、適應性和營(yíng)養品質(zhì)的新基因和關(guān)鍵的有利變異位點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了大數據資源和技術(shù)工具，并提出了小麥全基因組設計育種的4D策略（Decode解碼，Discover發(fā)現，Design設計， Deliver實(shí)現），為真正實(shí)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。

該研究成果是全球小麥科學(xué)研究工作的一個(gè)重要里程碑，將大大促進(jìn)小麥甚至整個(gè)作物科學(xué)領(lǐng)域的基因組設計育種的步伐，為現代小麥育種貢獻了中國智慧和中國力量。