近日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小麥品質(zhì)研究與新品種選育團(tuán)隊與CIMMYT合作在《Molecular Plant》發(fā)表了題為“Mobilizing Triticeae diversity from Genebanks to farmer’s field”的評述，系統(tǒng)總結(jié)了近年來小麥基因組學(xué)研究進(jìn)展與田間育種應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)。

小麥基因組學(xué)研究已進(jìn)入新階段。自2018年首個普通小麥參考基因組發(fā)布以來，全球已組裝了17個高質(zhì)量小麥參考基因組，完成了11萬份種質(zhì)重測序分析，為小麥精準(zhǔn)育種提供了潛在的新工具。然而，海量基因組數(shù)據(jù)在小麥育種應(yīng)用中仍存在三方面挑戰(zhàn)。首先，缺少多環(huán)境下精準(zhǔn)可靠的表型數(shù)據(jù)，尤其是缺少優(yōu)良品種（系）的產(chǎn)量、生物和非生物抗性表型數(shù)據(jù)，無法將基因組數(shù)據(jù)與表型數(shù)據(jù)準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)。其次，論文報道多，但育種可用的分子標(biāo)記少，分子標(biāo)記在新品種培育中發(fā)揮的作用與期望有較大差距。第三，缺乏可靠且準(zhǔn)確的表型預(yù)測模型，無法預(yù)測雜交組合的上位性和互作效應(yīng)，因而選配組合仍然主要基于育種經(jīng)驗。基于以上考慮，結(jié)合實際育種需要，尤其是育種家主要致力于改造當(dāng)前的優(yōu)良品種（系），作者提出以下三方面建議。第一，育種家和遺傳學(xué)家協(xié)作開發(fā)分子工具，合作推動分子技術(shù)的田間育種應(yīng)用。第二，選用目前的優(yōu)異品種（系）在代表性多環(huán)境下獲得可靠精確的“田間表型數(shù)據(jù)”。第三，開發(fā)可應(yīng)用于復(fù)雜生物性狀的精確全基因組預(yù)測模型，通過減少組合數(shù)量提高育種效率。最終，通過GrainGenes等共享數(shù)據(jù)平臺，推動“海量資源和基因型數(shù)據(jù)”向“育種應(yīng)用”轉(zhuǎn)化，促進(jìn)小麥品種更新?lián)Q代，以應(yīng)對氣候變化與日益增加的健康營養(yǎng)需求。

圖1 通過現(xiàn)代組學(xué)整合海量小麥種質(zhì)資源用于育種的策略

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)“CIMMYT-中國山東小麥玉米研究中心”Awais Rasheed教授與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所劉金棟副研究員為論文共同第一作者，作物科學(xué)研究所何中虎研究員為通訊作者，澳大利亞墨爾本大學(xué)Appels Rudi教授對內(nèi)容評述做出了重要貢獻(xiàn)。該研究依托作物基因資源與育種全國重點(diǎn)實驗室、小麥育種全國重點(diǎn)實驗，得到國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計劃的資助。

CIMMYT-中國山東小麥玉米研究中心，由國際玉米小麥改良中心（簡稱“CIMMYT”）與山東農(nóng)業(yè)大學(xué)合作共建，于2024年3月15日揭牌成立；研究中心組建了小麥分子育種育種、玉米分子育種和智慧農(nóng)業(yè)3個國際合作研究團(tuán)隊，Awais Rasheed教授現(xiàn)為小麥分子育種團(tuán)隊骨干成員，自2024年9月以來全職在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)工作。

論文鏈接:https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(25)00096-6