西北高原所解析小麦D基因组渗入规律并发现抗逆关键基因

小麦（Triticum aestivum L.）是全球最重要的粮食作物之一，但长期驯化和现代育种过程导致其遗传基础逐渐狭窄，限制了产量提升和环境适应能力的进一步增强。节节麦（Aegilops tauschii）作为普通小麦D基因组的二倍体祖先种，蕴藏丰富的抗逆和品质改良基因资源，是拓展小麦遗传多样性的重要基因库。然而，由于不同节节麦谱系之间存在显著的基因组结构差异，且多数参考基因组来源于未直接参与育种利用的野生材料，导致育种过程中实际利用的优异供体片段难以精准追踪，限制了节节麦遗传资源的有效挖掘。

为解析育种过程中节节麦遗传贡献，中国科学院西北高原生物研究所高原作物种质资源创新与利用研究团队首先利用长读长测序和Hi-C技术，对节节麦材料AS60进行了染色体水平基因组组装。研究获得了大小约3.94 Gb的AS60参考基因组，共锚定7条D基因组染色体，注释获得45,645个蛋白编码基因，BUSCO完整性达到96.4%。研究发现，不同育种材料保留的AS60来源片段存在显著差异，其中SM969保留了最多的AS60遗传片段，总长度达到约1.73 Gb，而不同品种之间的渗入区域表现出明显的染色体偏向性。特别是在3D和5D染色体区域，多个育种材料均表现出较高频率的AS60片段保留，形成潜在的优异基因富集区域。

在解析节节麦遗传贡献的基础上，研究团队进一步探索AS60来源片段对复杂农艺性状的贡献。研究利用QTL定位、根系转录组分析、加权基因共表达网络分析以及候选基因功能筛选，研究团队锁定了位于AS60来源片段中的乙烯响应因子基因 ERF8-1D。利用EMS突变材料进行功能验证发现，erf8功能缺失突变体在水涝胁迫下表现出明显降低的耐受能力，证明ERF8-1D是调控小麦抗涝性的关键基因。

该研究以育种实践中广泛利用的节节麦材料AS60为研究对象，构建了染色体水平高质量D基因组参考序列，建立了基于供体特异单倍型的遗传渗入解析体系，系统揭示了节节麦来源遗传片段在小麦育种材料中的保留规律，并鉴定出调控小麦抗逆关键候选基因ERF8-1D。

相关研究成果以 A reference assembly for the D subgenome parent resolves introgression and waterlogging tolerance loci in synthetic hexaploid wheat 为题，发表于 The Crop Journal（5年平均影响因子7.2）。西北高原所曹东副研究员和四川农业大学郝明副研究员为该论文共同第一作者。刘登才教授和刘宝龙研究员为共同通讯作者。相关工作得到青海省重点研发项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cj.2026.07.001

图1 AS60来源渗入图谱

图2 ERF8-1D机制模型