中国农科院在小麦多倍化杂种优势形成机理研究中取得新进展

近日，中国农业科学院作物科学研究所毛龙研究团队与合作单位在小麦多倍化过程中杂种优势形成机理研究方面取得进展，为进一步克隆鉴定小麦的优异基因提供了新的策略。相关研究成果在线发表于最近一期的国际著名植物学权威刊物《植物细胞(The Plant Cell)》上，为该领域首次报道。

大多数作物都是多倍体植物，如面包小麦、油菜、棉花等，在漫长的演化过程中，经过同类或不同物种间杂交和染色体加倍形成，并在这一过程中将杂种优势固定在其中。面包小麦，也叫普通小麦，是一个典型的异源六倍体作物，经历了两次异源多倍化过程：即约50万年前的二倍体乌拉尔图小麦(AA) 和类似拟斯卑尔脱山羊草 (SS) 形成早期的四倍体 (AABB)。四倍体小麦又在大约8000前和野生粗山羊草(DD)杂交，经染色体加倍形成现在的普通小麦。在这一过程中，小麦的抗病性、适应性与品质得到大大改善，再加上人工选择、驯化，使小麦走出其位于中东的发源地，遍布地球上各个角落，成为世界上种植区域最广的第一大粮食作物。这都要归功于六倍体中的遗传杂合状态。由于多倍体固定了杂种优势，利用多倍体来研究杂种优势的形成机理是目前国际上的热点研究领域。

毛龙研究团队用四倍体硬粒小麦(AABB)和二倍体粗山羊草(DD)作为亲本进行杂交并经染色体加倍获得新合成的异源六倍体小麦。该团队利用新合成的异源六倍体小麦追溯了小麦形成早期的遗传状态，发现四倍体亲本和二倍体亲本对六倍体小麦的杂种优势有各自独特贡献，即在六倍体小麦里，前者的基因可能主要加强其发育能力，而后者则可能大大贡献于它的适应性。