山东科研团队精准绘出高筋麦基因图谱，未来小麦育种路径将更加精准

以往评价一个小麦品种是否优良，往往通过一系列田间表现进行评判。如今，山东的小麦育种家精准描绘出小麦面筋蛋白基因区域的“遗传地图”，让小麦品质有了分子层面的评判依据，据此也为定向选育、精准创制更多优质小麦新品种奠定了基础。

5月7日，山东省农业科学院作物研究所联合中国科学院遗传与发育生物学研究所，在植物科学领域国际顶尖期刊《自然·植物》（Nature Plants）在线发表小麦品质适应性演化研究成果。该研究以济麦44为核心材料，成功组装了参考级高精度基因组，完整解析了小麦面筋蛋白基因区域的复杂结构，并系统揭示了关键基因选择和基因间协同互作在塑造小麦加工品质中的重要作用。

兼具优质和高产的特性，济麦44成为独特研究材料

在小麦育种领域，产量和品质往往不能兼得，“高产不优质、优质不高产”成为几乎无法突破的“天花板”，而济麦44却是一个例外。

作为优质小麦的明星品种，济麦44集超强筋、高产、广适、抗病等特点于一身，让小麦既高产又优质的梦想变成现实。

济麦44由山东省农业科学院作物研究所曹新有团队育成，亲本组合来自济南17和优质强筋材料954072。其中，济南17是我国强筋小麦育种的重要代表，954072则携带优质谷蛋白亚基，为济麦44的强筋品质打下了重要基础。

2018年，济麦44通过山东省审定，此后，它迅速从试验田走向大面积生产，先后通过国家黄淮北片、南片和安徽省审定，河北省和山西省引种备案，在我国7省大面积推广种植并实现产业化，截至2025年夏收累计推广种植面积达4251万亩，曾连续三年为我国年推广面积第一大强筋小麦品种，入选农业农村部十大农业植物新品种权运用典型范例。另外，济麦44连续多年为国家、山东省和山西省小麦的主导品种，作为骨干型品种入选《国家农作物优良品种推广目录》，是我国首批鉴评的“超强筋小麦品种”之一，亩产三次创全国超强筋小麦单产纪录，亩产最高达808.6公斤，较好地实现了高产与优质的协同提升。

潍坊市寒亭区惠民农作物种植专业合作社每年济麦44种植面积超过1万亩。（资料图）

从育种历程看，济麦44并不是偶然出现的“幸运品种”，而是山东省农科院小麦育种团队长期积累的结果。从济南17、济麦19、济麦20到济麦22、再到济麦44，团队持续围绕“优质、高产、广适、抗逆”开展材料创制和品种改良。一个小麦新品种往往要经历多年筛选，需要在产量、品质、抗病性、抗倒伏、适应性等多种性状之间寻找最优平衡。济麦44的出现，正是这一长期育种实践的集中体现。

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？济麦44为什么能够在高产和强筋之间找到平衡？过去，回答这个问题并不容易。

“小麦基因组庞大而复杂，尤其是决定加工品质的面筋蛋白基因，常常成簇分布、重复度高，是最难准确解析的区域之一。”曹新有说。

近日，曹新有团队联合中国科学院遗传与发育生物学研究所鲁非团队，对济麦44进行了高质量基因组解析，成功构建了参考级高精度基因组。

研究显示，济麦44基因组组装达到染色体水平，质量值（QV）达到66.74，实际基因组大小约14.90Gb，完整呈现了复杂面筋基因区域的精细结构。这相当于为济麦44绘制了一张高精度“遗传地图”，让长期依靠田间表型选择积累的优良性状，第一次能够在基因组层面被系统定位、解释和利用。

在这张地图上，研究人员不仅看到了育种家长期关注的高分子量谷蛋白亚基组合，也精准定位到影响面筋弹性的重要变异。济麦44携带多对优良强筋相关亚基组合。研究还发现了一个可增加额外半胱氨酸的突变，可能促进面筋蛋白网络中二硫键形成，从而增强面团弹性。

曹新有表示，这些发现把济麦44的优质、高产等特性，从经验判断推进到分子解释层面，从而在小麦的田间表现、加工品质与基因组结构之间建立了清晰联系，为高效创制优质小麦新品种提供了可追踪、可验证、可设计的遗传线索。

从一个品种到一段演化史，揭示小麦品质演化规律

曹新有团队对济麦44进行了高质量基因组解析，不仅从分子层面回答了该品种为何优质又高产，还为理解小麦品质育种规律打开了重要窗口。

在研究中，曹新有团队进一步整合了全球485份小麦及其近缘种材料的基因组数据，构建高分辨率遗传变异图谱，追踪面筋基因在驯化、多倍化、欧亚传播和现代育种过程中的选择历史。

结果显示，小麦品质改良并不是简单依靠少数“明星基因”的积累，还与多个面筋蛋白基因之间的组合效应和协同互作密切相关。

研究发现，在中国现代栽培小麦品种中，存在79对高度互作的面筋基因对，而在传统地方品种中仅检测到15对。这表明，现代育种在提升小麦加工品质的过程中，不仅积累了优良等位变异，也在无形中强化了面筋基因之间的协同网络。

济麦44是滨州经济技术开发区国农种植农民专业合作社的主打品种。（资料图）

这一结果对育种具有重要启示，未来优质小麦改良应从传统的“单基因优选”走向“基因网络设计”，既要重视关键优良等位变异，也要关注不同面筋蛋白基因之间的最佳组合方式。通过解析和利用这类协同互作网络，育种家有望更高效地培育兼具高产、稳产和优质加工品质的小麦新品种。

相关研究为小麦育种提供新策略，从经验选择向精准设计转变

“济麦44的推广应用说明，高产和优质并非不可兼得。此次研究进一步从基因组层面解析了这种协同优势背后的遗传基础，为把优良品种的育种经验转化为可复制、可设计的分子育种策略提供了重要依据。”曹新有说。

该研究以生产上大面积应用的优良品种为切入点，把品种选育、基因组解析、演化规律研究和育种策略有机结合起来，为我国优质小麦自主培育提供了重要科学支撑。

未来，基于济麦44高质量基因组和面筋基因互作网络，研究团队将进一步开展关键品质基因功能验证、优异单倍型挖掘和分子标记开发，推动小麦品质育种从经验选择向精准设计育种转变。

随着济麦44高质量基因组的解析完成，育种家过去在田间凭经验和表型捕捉到的优良性状，正在被转化为可定位、可解释、可设计的基因组信息。田间选择不可替代，但它正在与分子标记技术、基因组解析和设计育种更加紧密地结合起来。

（大众新闻·农村大众记者 李伟 通讯员 刘佳）