Harnessing landrace diversity empowers wheat breeding

发布日期：2025-05-22 10:41 来源：Nature 作者：wshlf 浏览次数：

背景与挑战全球人口预计在未来30年内将增加20亿，这使得小麦作为人类热量摄入的重要来源（占比20%）面临更大的需求压力。然而，气候变化和地缘政治不稳定对小麦生产构成了严重威胁。现代小麦品种的遗传多样性较窄，导致产量提升速度减缓，而历史上农民依赖的地方品种（landraces）虽然适应性强，但产量较低。因此，挖掘地方品种的遗传多样性对于增强现代小麦育种能力至关重要。

研究方法与资源研究团队通过国际合作，利用了A. E. Watkins地方品种收藏（包含827份来自32个国家的地方品种），并对其进行了全基因组重测序，鉴定出大量现代小麦中不存在的遗传变异。通过群体结构分析，研究团队将这些地方品种分为7个祖先群体，并结合全基因组关联分析（GWAS）和巢式关联作图（NAM-GWAS），对137个农艺性状进行了QTL定位和关联分析。

关键发现研究发现，Watkins地方品种中存在大量现代小麦中缺失的遗传变异，包括1.62亿个SNPs、970万个小插入/缺失和5.7万个拷贝数变异（CNVs）。通过QTL定位，研究团队共鉴定出8253个遗传效应，其中1696个可能对现代小麦品种有改进潜力，36%的显著关联位点位于现代小麦中缺失的单倍型中。这些QTL在多个关键性状上表现出显著的正效应，例如增加产量、提高抗病性和改善营养品质。

育种工具与应用为了将这些发现应用于实际育种，研究团队开发了新的育种工具，包括诊断性SNPs和KASP标记，这些工具可以帮助育种者更高效地选择和利用有益的遗传变异。此外，研究团队通过回交育种，将127个优先QTL等位基因引入现代小麦背景中，验证了这些等位基因的表型效应，并展示了其在提高小麦农艺性状方面的潜力。

数据共享与未来展望为了促进全球小麦育种的发展，研究团队将所有资源，包括种质、基因组和表型数据，通过Watkins Worldwide Wheat Genomics to Breeding门户网站公开，以促进开放合作和知识共享。这项研究不仅展示了地方品种在现代小麦育种中的重要性，还为如何利用这些遗传资源提供了具体的方法和工具，对全球小麦育种具有重要的指导意义。