实验室宋纯鹏教授课题组在探索小麦遗传改良研究中取得重要成果

2021年5月27日，我校宋纯鹏教授课题组在探索利用节节麦改良小麦方面取得突破性进展，研究论文“Introgressing the Aegilops tauschii genome into wheat as a basis for cereal improvement”发表在著名期刊Nature Plants上（DOI: 10.1038/s41477-021-00934-w）。

小麦是人类主要的粮食作物，与未来的粮食安全密切相关。普通小麦是异源六倍体，与A、B亚基因组相比，其D亚基因组的遗传多样性严重匮乏，是小麦品种改良的重要瓶颈。节节麦是小麦D亚基因组的供体种，目前研究表明可能仅有极少数节节麦参与了普通小麦的形成，其野生群体蕴含着丰富的抗性、产量和品质相关的优良基因资源，是小麦遗传改良的二级种质资源库。因此，如何实现节节麦群体水平基因资源高效挖掘和利用是改良小麦D基因组的重要科学问题。

为了利用节节麦拓展小麦D亚基因组遗传多样性，突破现代小麦品种改良瓶颈，本研究采取三种策略。首先解析了节节麦种群的遗传多样性，将来自全球范围内采集的278份节节麦种群重新划分成5个亚类；完成了代表性节节麦的高质量参考基因组组装和解析，通过比较基因组学剖析和发掘节节麦中的基因组变异；整合远缘杂交、基因组学、表型组学和快速育种等技术，建立节节麦快速渐渗平台，创制了85个节节麦核心种质与矮抗58等优良小麦品种的人工八倍体群体，该群体可涵盖节节麦自然群体99%的遗传多样性，为节节麦群体水平的基因资源向栽培小麦转移迈出最关键的一步。该研究不仅为小麦基因功能分析提供了有效的技术路线，更重要的是为小麦品种改良提供了重要的材料基础和平台，将小麦遗传改良带入新的阶段，亦为其它作物野生资源的挖掘和利用提供了新的范式。相信该研究创建基因组渐渗平台必将在后基因组学时代为小麦和其它禾谷类作物的遗传改良和优异基因挖掘利用产生深远的影响！

                  图：小麦祖先种节节麦群体水平基因资源的挖掘和利用

该研究受到到农业部重大研究专项、国家自然科学基金等项目资助。本成果由河南大学小麦团队通力协作完成，节节麦基因组组装和比较基因组分析，以及人工八倍体和渐渗系库构建和利用等工作主要由作物逆境适应与改良国家重点实验室的周云、邹长松、李浩、孙桂玲、柏胜龙等课题组成员完成；生命科学学院李锁平教授和张大乐博士参与了部分节节麦材料收集和早期的渐渗系创制等工作。