小麦育种迈向精准设计！中国科学家破译小麦高产优质“协同密码”

小麦育种从此告别“凭经验、开盲盒”。5月7日，国际顶级学术期刊《自然·植物》在线发表我国科研团队重大成果：以曾连续三年全国推广面积第一的强筋小麦“济麦44”为样本，科学家首次完整解析复杂面筋基因簇结构，揭示出小麦优质并非依赖个别“明星基因”，而是靠多基因“协同作战”。“这为我国小麦育种从‘经验选择’迈向‘精准设计’提供重要‘蓝本’。”中国农业大学农学院院长倪中福说。

如何让小麦既高产又优质，是育种界长期难以兼顾的“鱼与熊掌”。随着国人消费从“吃得饱”向“吃得好”转变，市场对优质专用小麦需求激增，但常规经验育种手段难以支撑品质育种的跨台阶突破。

“济麦44”基因组的高质量组装与注释。（研究团队供图）

破题的钥匙，藏在山东省农科院培育的“济麦44”里。作为我国首批“超强筋”品种，它三次创下亩产全国纪录，累计推广超4251万亩。“育种家在田间选出来的优良性状，究竟藏在基因组的什么位置？”论文第一作者、山东省农科院研究员曹新有说，解析这个“成功样本”，是为了寻找可复制的科学路径。

然而，解剖“麻雀”异常艰难。决定面包体积、面条筋道的面筋蛋白，其编码基因在庞大复杂的小麦基因组中呈高度重复、成簇分布，犹如一团乱麻，长期是基因组解析的“禁区”。山东省农科院联合中科院遗传发育所团队迎难而上，利用前沿测序技术，为“济麦44”绘制出错误率仅约千万分之一的“高精度遗传地图”。

依托这张地图，团队精准定位到一个关键核苷酸突变。正是它促进了面筋网络中二硫键的形成，从分子底层逻辑解开“济麦44”超强筋的密码。

面筋蛋白基因间的上位性互作。（研究团队供图）

更大的突破在于找到规律。团队整合全球485份小麦材料数据，跨越上万年驯化与传播历史追踪，得出颠覆传统认知的发现：现代小麦品质的飞跃，高度依赖基因间的“网络协同作战”，而非个别“明星基因”累积的结果。中国现代栽培小麦中，紧密互作的面筋基因对多达79对，而传统地方品种仅15对。这意味着，现代育种在无意间完成了从“单兵突进”到“排兵布阵”的演化。

“未来培育优质小麦，不能只盯‘明星基因’，还要关注基因间的组合关系和整体网络。育种目标正从‘找到好基因’走向‘设计好组合’。”曹新有说。利用这套“基因协同网络”，可在实验室精准筛选亲本，提前淘汰不合格早代材料，极大缩短育种周期，定向培育适合不同加工需求的专用品种。

“从‘看天吃饭’的经验选择，迈向‘按图索骥’的精准设计，‘济麦44’基因组的破译为‘把中国人的饭碗牢牢端在自己手中’提供硬核科技支撑。”倪中福说。

（大众新闻记者 王亚楠）