深圳科学家登顶作物界“珠峰” 利用百年前优异种质资源构建小麦育种有利基因“大字典”
转自：深圳商报
深圳新闻网2024年6月19日讯（深圳商报记者张妍张宇婷通讯员马昕怡）继水稻基因组计划后，中国科学家再次通过国际合作，向作物界基因组学研究的“珠穆朗玛峰”——小麦发起冲锋，利用从国外引进的百年前所收集的优异种质资源，构建了目前最全面的小麦群体基因组变异图谱、表型组变异图谱，打通了小麦从基因组解析到育种应用的全链条贯穿体系，为全球小麦基础科研和育种产业发展奠定了重要基础。
这项堪称里程碑的研究成果，由中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）（以下简称“基因组所”）联合英国约翰·英纳斯中心(JohnInnesCentre)等国内外多家优势单位完成。北京时间6月17日23时，该成果在国际顶级学术期刊《自然(Nature)》刊登。
由“一杯咖啡”牵线的跨国合作
该项成果牵头科学家、基因组所程时锋研究员表示，由于氮肥的应用，让小麦结穗越来越多，但也较易倒伏，降低了收获指数，反而造成减产，“诺曼博洛格在墨西哥发现了半矮秆小麦并在很多发展中国家推广，引发农业绿色革命”。可是，科学家逐渐发现“高产”与“优质”并不能划上等号。单一品种的小麦就意味着多样性的缺乏，抗病虫害、抗气候变化的能力减弱，更无法适应人类对食物多样化和品质提升的要求。
如何培育出高产优质的小麦新品种，保障粮食安全和发展可持续农业，成为亟待全球科学家们解答的一道难题。
要开展小麦基因组和遗传学研究，重要的任务之一是获得遗传和表型多样性的种质资源，特别是获得绿色革命前的地方品种小麦。可如今已是现代品种小麦“一统天下”，到哪儿找呢？
作为全球知名的科研机构，约翰·英纳斯中心（JohnInnesCentre）正收藏着这样的宝藏——827份主要来源于欧洲、亚洲和非洲32个国家、地区的小麦地方品种种质资源。
守着这样的宝藏，约翰·英纳斯中心的科研人员从2012年起希望能破译小麦基因组密码，却“卡壳”了。因为小麦的基因组太过庞大，被誉为作物界的“珠穆朗玛峰”。
2018年，时任基因组所所长的中国科学院院士黄三文访问英国时，在伦敦的一次会议中遇见了约翰·英纳斯中心负责人DaleSanders，两人在休息之余一起喝了一杯咖啡。一杯咖啡的工夫，英国科学家就向中国农业基因组学研究的“国家队”发出需要帮助的请求，希望共同攀登这座作物界基因组学研究的“珠穆朗玛峰”。
几经考量，黄三文找到了当时刚到基因组所不久的程时锋。恰好这一年7月，程时锋到英国伦敦参加学术会议，也被邀请到约翰·英纳斯中心一探究竟。真正激发起他兴趣的是该中心向他展示的关于小麦的多样性和系列珍贵历史图片，“我是做进化的，对生物多样性和历史特别感兴趣”。
回国后的程时锋下定决心破解这份多样性极其丰富的小麦古董，挑战科学的未来边界。
千份中国百年前地方品种回到祖国
据了解，程时锋团队不仅引进了来自全球30多个国家和地区的上千份多样性丰富的小麦种质资源，更发起了国际“谷-豆”计划，希望陆续将广泛的全球优异谷-豆种质资源引进到中国。
在程时锋团队所引进的上千份种质资源中，就有118份来源于中国的百年前地方品种，这些曾种植在浙江、北京等地的小麦品种，经过一个世纪的风雨飘摇又重新回到了中国。
中国科学院院士李家洋表示，小麦地方品种群体这一宝贵种质资源的引入，将为拓宽我国小麦的遗传基础、提高小麦的遗传多样性奠定坚实的基础；未来将这些优异基因应用到小麦育种中，培育创新型小麦新品种，将推动我国小麦产业的持续健康发展。
小麦基因组这部“大字典”有了“初稿”
程时锋说，项目的首个挑战是计算，凭借着基因组所强大的算力和开发的新工具，团队解决了这项堪称“巨无霸”的工程。
最终，研究团队综合利用前沿技术手段，找回了现代小麦品种所丢失的遗传多样性宝库。中国科学院院士钱前表示，利用好这些宝贵的遗传信息和基因资源，将有力推动我国小麦基因组设计育种发展。随着研究的继续深化、成果在育种上的持续应用，将极大改变现有品种同质化严重的局面，推动小麦领域新质生产力的发展。
“如果说小麦基因组是一本厚厚的字典，那么我们已有了这部字典的初稿。”程时锋说，该成果是理论和实践的完美结合，将为下一步与欧洲、美国和国际玉米小麦研究中心开展合作奠定基础，树立了一个成功的国际合作典范。