廣東
5月7日，山東省農科院作物所小麥遺傳育種團隊聯合中國科學院遺傳與發育生物學研究所魯非團隊，在國際學術期刊《Nature Plants》發表了題為“A high-quality bread wheat genome unravels the adaptive evolution of wheat end-use quality”的研究論文。作物所為論文第一完成單位和通訊單位，作物所曹新有研究員、中國科學院遺傳與發育生物學研究所博士生張吉瑾為論文共同第一作者；中國科學院遺傳與發育生物學研究所魯非研究員、博士生張吉瑾與我院趙振東院士為共同通訊作者。
研究以山東省農科院作物所育成的我國代表性優質高產小麥品種“濟麥44”為核心材料，成功組裝了參考級高精度基因組，完整解析了小麥面筋蛋白基因區域的復雜結構，并系統揭示了關鍵基因選擇和基因間協同互作在塑造小麥加工品質中的重要作用。從“基因組藍圖”的視角展示出一個生產上大面積推廣的優良小麥品種品質形成機制。研究不僅回答了“濟麥44為什么能夠兼具高產與優質”的關鍵科學問題，也為未來優質專用小麥的精準設計育種提供了新的靶點、新的思路和新的技術依據。
解析“濟麥44”優質高產的遺傳基礎
小麥是我國主要口糧作物。隨著生活水平的提高，市場對滿足不同烘焙和面食加工需求的優質小麥需求持續增加。但在傳統育種中，小麥的“高產”與“優質”往往難以兼顧。“濟麥44”由山東省農業科學院作物研究所曹新有為首席的小麥遺傳育種團隊培育，是近年來黃淮麥區表現優異的優質強筋品種之一。累計推廣面積達4251萬畝，曾連續三年為我國年推廣面積第一大強筋小麥品種。連續多年為國家、山東省和山西省小麥的主導品種，是我國首批鑒評的“超強筋小麥品種”之一，畝產三次創全國超強筋小麥單產紀錄，最高達808.6公斤/畝，較好地實現了高產與優質的協同。為探明其優良性狀背后的遺傳基礎，研究團隊利用前沿測序技術，成功構建了“濟麥44”高達14.90 Gb的染色體級別參考基因組。該基因組的質量值達到66.74，單堿基錯誤率極低，完整解析了小麥基因組中結構極為復雜的面筋基因區域。通過比對分析，研究人員在“濟麥44”的一個關鍵高分子量谷蛋白基因（TaGlu-hmw-1Dx）中精準定位到了一個增加額外半胱氨酸的核苷酸突變。這一突變促進了面筋蛋白網絡中二硫鍵的形成，是賦予面團超強彈性的關鍵因素之一。
追蹤上萬年選擇足跡，發現育種“協同網絡”
除了解析單一品種的基因組，該研究還整合了涵蓋野生近緣種、傳統地方品種及現代栽培種等485份小麥材料的基因組數據，追溯了小麥在上萬年演化過程中的品質變化軌跡。研究發現，在漫長的馴化、多倍化及農業傳播過程中，結構高度可變的低分子量谷蛋白和醇溶蛋白基因一直是人類持續選擇的主要靶點。更重要的是，研究揭示了現代育種過程中的一項潛在規律：現代小麥品種品質的提升，并非僅靠單個優質基因的積累，更依賴于基因間的“上位性互作”（即基因間的協同作戰能力）。統計顯示，在中國現代栽培小麥品種中，建立了多達79對緊密互作的面筋基因對，而這一數據在傳統地方品種中僅為15對。這表明，現代育種在提升小麥加工品質的過程中，顯著強化了面筋基因間的互作網絡。
為未來基因組設計育種提供新策略
濟麥44的推廣應用說明，高產和優質并非不可兼得。該研究進一步從基因組層面解析了這種協同優勢背后的遺傳基礎，為把優良品種的育種經驗轉化為可重復、可設計的分子育種策略提供了重要依據。
該研究以生產上大面積應用的優良品種為切入點，把品種選育、基因組解析、演化規律和育種策略有機結合起來，為我國優質小麥自主培育提供了重要科學支撐。未來，基于“濟麥44”高質量基因組和面筋基因互作網絡，研究團隊將進一步開展關鍵品質基因功能驗證、優異單倍型挖掘和分子標記開發，推動小麥品質育種從經驗選擇向精準設計轉變。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41477-026-02288-7。
濟麥44基因組的高質量組裝與注釋
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