浙江
全球气候变暖加剧了干旱对小麦生产的威胁，培育抗旱品种成为保障粮食安全的关键任务。然而，小麦基因组庞大复杂，抗旱性由多基因控制，优异抗旱基因资源的挖掘长期面临瓶颈。
2026年5月19日，中国农业大学农学院与生物学院孙其信院士、胡兆荣教授团队在国际学术期刊《自然·遗传学》发表了题为《耐旱小麦种质JIN50的基因组与遗传解析》的研究论文。该研究完成了抗旱小麦种质JIN50的高质量基因组组装，并通过大规模结构变异分析、全基因组关联分析和基因功能验证，系统揭示了两个关键抗旱基因TaLBD1和TaGLY17的优异等位变异及其作用机制。
研究团队利用PacBio HiFi长读长测序和Hi-C技术，获得了大小为14.57Gb、contig N50达到50.24Mb的JIN50高质量基因组。通过对31个小麦基因组和196份种质资源的比较分析，共鉴定出430,739个结构变异。整合结构变异、单核苷酸多态性和插入缺失标记的全基因组关联分析，定位到46个在JIN50中富集的抗旱相关位点。
进一步研究发现，JIN50携带的TaLBD1基因启动子区不存在中国春品种中特有的2531bp Helitron转座子插入，该插入导致启动子区域DNA高甲基化，抑制了基因在根中的表达。TaLBD1能够促进侧根发育，增强根系吸水能力，从而提高抗旱性。群体分析表明，JIN50型TaLBD1等位变异在育成品种中占比64.2%，而在地方品种中仅占19.5%，提示该等位变异已在育种中受到一定程度的人工选择。
在另一个关键基因TaGLY17上，研究团队发现一个11bp的插入缺失导致编码区移码，产生了两种蛋白稳定性不同的等位变异。TaGLY17编码乙二醛酶I，负责清除干旱和热胁迫下积累的细胞毒性物质甲基乙二醛。JIN50携带的TaGLY17HapA等位变异与蛋白激酶TaBIN2的相互作用较弱，导致其丝氨酸163位点磷酸化水平降低，蛋白稳定性增强，乙二醛酶活性更高。田间试验表明，携带TaGLY17HapA等位变异的小麦在干旱和高温复合胁迫下千粒重和单株产量显著提高，且正常条件下无产量代价。目前该优异等位变异在全球育成品种中的比例仅为14.63%，具有广阔的育种应用潜力。
中国农业大学农学院小麦研究中心孙其信院士、胡兆荣教授为该论文的通讯作者；已毕业的博士林靖辰（现为中国农业科学院作物科学研究所博士后）、博士生张辰笈、刘泽辉和博士后李金鹏为论文的共同第一作者；小麦研究中心倪中福教授、彭惠茹教授、解超杰教授、姚颖垠教授、辛明明教授和郭伟龙教授对本研究提供了指导和帮助。博士后褚蔚和杨群，博士生刘德彪、赵丹阳、彭潇、贾旺鸿安和安惠韬，以及硕士研究生张磊也参与了该研究。本研究得到了国家自然科学基金、教育部基础和交叉学科突破计划等项目资助。
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