JIA优先上线 | 中国农科院作科所小麦种质资源创新研究组鉴定冰草6P染色体片段在小麦背景下可...

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（来源：小麦研究联盟）

小麦（Triticum aestivumL.）作为全球重要的粮食作物之一，是人类膳食中蛋白质、膳食纤维、B族维生素以及多种必需矿质元素的重要来源，随着膳食结构的不断变化，人们对小麦营养品质提升的需求日益增加。黑粒小麦是一类富含多种营养成分的优良种质资源。冰草（Agropyron cristatumGaertn，2n=4x=28，PPPP）为小麦野生近缘种，携带众多可供小麦遗传改良的优异基因。

近期，中国农科院作科所小麦种质资源创新研究组完成的题为“Identification of a 6P chromosome segment from Agropyron cristatum that increases anthocyanin and hydrolyzed amino acid contents in wheat”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先上线发表。

该研究以小麦–冰草衍生系为研究材料，综合利用细胞遗传学、分子标记检测、基因组重测序及营养品质测定等方法，系统解析了冰草6P染色体在小麦背景中控制黑粒性状的遗传基础，及其对籽粒营养品质和主要农艺性状的影响，为利用来源于6P染色体基因开展黑粒小麦育种提供了坚实的理论依据和遗传基础，有助于促进小麦品质改良并拓展优异种质资源。

本研究在小麦–冰草衍生系中鉴定到2个黑粒材料PB31334和PB31340，与普通小麦相比，PB31334的籽粒整体呈现黑色，而PB31340的籽粒为深色，黑色素主要集中在籽粒茸毛基部区域；其二者花青素含量显著提高，且氨基酸含量呈增加趋势（图1）。利用GISH和ND-FISH鉴定，黑粒材料中的小麦6A染色体被冰草的6P染色体所代换（图2）。进一步结合分子标记及全基因组重测序分析，明确小麦–冰草衍生系黑粒材料PB31334和PB31340为6P（6A）二体代换系（disomic substitution lines）。

图1 小麦–冰草衍生系籽粒颜色变异及营养成分特征

将黑粒材料PB31334和PB31340分别与小麦Fukuho和西农979杂交，构建F2分离群体。遗传分析表明，携带6P染色体的植株均稳定表现为黑粒，而不含6P染色体的植株均表现为浅色籽粒，表明黑粒性状在不同小麦遗传背景下稳定受冰草6P染色体控制。进一步鉴定到3个缺失系材料，包括分别携带6P染色体短臂（6PS）和长臂（6PL）的端体系，以及缺失6PL（bin 6–17）的6PL缺失系。其中，仅携带6PL端体的材料籽粒表现为黑粒，其余两个材料均未表现出黑粒表型，进而将控制黑粒性状的相关基因定位于6PL（bin 6–17）区段（图3）。值得注意的是，6PL端体系中总花青素含量显著提高，与籽粒着色程度呈正相关，且该片段的渗入未对穗粒数和千粒重产生不良影响。因此，新鉴定的冰草6PL染色体系富含花青素，是改善小麦营养品质的重要遗传资源。

中国农业科学院作物科学研究所李立会研究员和韩海明副研究员为该文章通讯作者，杨军丽博士和韩海明副研究员为该文章第一作者。

该研究得到国家重点研发计划项目（2021YFD1200600）和国家现代农业产业技术体系（CARS-03）的资助。

Identification of a 6P chromosome segment from Agropyron cristatum that increases anthocyanin and hydrolyzed amino acid contents in wheat - ScienceDirect

Cite the article:

Junli Yang, Haiming Han, Baojin Guo, Shenghui Zhou, Jinpeng Zhang, Weihua Liu, Xinming Yang, Lihui Li. 2025. Identification of a 6P chromosome segment from Agropyron cristatum that increases anthocyanin and hydrolyzed amino acid contents in wheat. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2025.12.078

研究团队简介

中国农业科学院作物科学研究所小麦种质资源创新研究组在李立会研究员和张锦鹏研究员带领下，重点开展小麦种质资源的收集引进、精准鉴定，以及产业急需性状的新种质创制、优异基因挖掘和功能研究，尤其在小麦与冰草近缘野生种的远缘杂交方面，成功突破了“小麦—冰草”远缘杂交的关键技术瓶颈，创制了一系列具有高产、优质和多抗特性的创新种质材料，并向全国多家科研单位提供种质材料，为我国小麦种业创新和粮食安全提供了重要科技支撑。研究团队多年来承担国家973、863、国家重点研发计划及国家自然科学基金等多个科研项目。

| 图文由作者团队提供

小麦族多组学网站：http://wheatomics.sdau.edu.cn

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