科技日报记者 马爱平
面食习惯能否影响小麦育种？北京时间11月28日，《自然》杂志发表了中国农业科学院作物科学研究所小麦基因挖掘与利用创新团队领衔的一项最新成果，该成果证实了这一猜想。
小麦是我国仅次于水稻的主粮作物。论文通讯作者、中国农业科学院作物科学研究所研究员张学勇在接受科技日报记者采访时表示，小麦是异源六倍体作物，其基因组由三个功能相似但有所差异的亚基因组组成，这些亚基因组之间可以发生染色体互换，从而赋予了小麦基因组高度的可塑性和韧性，能够更好地耐受基因或染色体片段的丢失、重复、倒位、易位等结构变异冲击。对具有代表性小麦品种的基因组进行系统分析，揭示其基因组水平的演进规律，对未来小麦育种具有重要指导意义。
“该研究从头组装了中国近70年育种史上17个代表性品种染色体水平的高质量基因组，从基因组水平指出，我国小麦现代品种保持了较高的多样性，地域饮食习惯与降雨量共同造就了小麦北‘硬’南‘软’。此外，研究证实了小麦的‘冬性’，即需要经历较长时间的低温春化阶段才能抽穗的特性，是由‘春性’，即对春化温度要求范围较宽、春季播种即可抽穗的特性演变而来。”张学勇说。
我国小麦现代品种保持了较高的多样性
在过去70年中，中国小麦品种的产量水平提高了6-8倍，育成品种超过5000个，其中国审品种约3500个。
“研究人员分析了中国小麦品种中基因组的变化，发现这17个中国小麦品种展现出高于全球其他国家近30年育成品种的多样性。”张学勇表示，这与我国气候多样有关，同时小麦商业化育种发展相对较慢，一定程度也保留了品种的遗传多样性、维持小麦在生产上的韧性。这为未来作物育种的调整提供了参考。
小麦的“冬性”由“春性”演化而来
小麦“春性”与“冬性”的转变和演化，是小麦进化研究中一个悬而未决的科学问题。
张学勇介绍，研究团队通过分析春化基因VRN-A1拷贝数变异情况（即该基因在基因组中出现的次数变化），发现小麦的祖先种如野生四倍体、栽培四倍体完全是“春性”类型，基本只携带一个拷贝；而普通小麦中出现“冬性”突变和VRN-A1基因的拷贝数变异，继而呈现“冬性”—即抗寒性强弱的变化。
“研究还发现，我国地方品种大多为三次拷贝的VRN-A1，而现代品种多为两次拷贝的VRN-A1，现代品种中该基因拷贝数的降低可能与最近100年气候变暖密切相关。这解释了地方品种和现代育成品种对环境变化的高度适应性，为小麦为何能在全球分布如此广泛提供了新的理论支持。”张学勇说。
小麦地域饮食习惯潜在造就了北“硬”南“软”
小麦籽粒硬度是影响面团结构的重要遗传因素。研究团队发现，受Ha基因座两个基因同时控制，与小麦面粉的出粉率、研磨品质和食品加工品质密切相关。
张学勇表示，研究发现Ha基因突变或丢失，品种籽粒就会变硬，更适合制作烘焙类食品，反之更适宜于加工比较松软的馒头、蛋糕等食品。
“在长期人工选择和自然选择双重作用下，Ha基因座的变异分布存在一定的规律性，即我国西北、华北小麦品种含Ha基因突变的频率显著高于东南、西南地区小麦品种，这与我国居民‘北硬’‘南软’的饮食习惯密切相关。如北方喜欢吃锅盔、咀嚼感很强的面条，而东南居民喜欢松软的面食品如馒头、蛋糕。可见人们对面食的喜爱很大程度上潜移默化中影响着本地区小麦育种对Ha基因型的选择。”张学勇说。
（中国农业科学院作物科学研究所供图）
