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    解析產量性狀及耐逆性的遺傳基礎是通過分子手段實現小麥高產穩產的重要前提。該研究以小麥自然群體、加倍單倍體群體及衍生系群體為材料，在水、旱、熱及旱加熱四種處理環境下對重要農藝性狀進行鑒定，結合利用小麥660K SNP芯片，旨在：（1）發掘環境穩定性產量相關位點，（2）發掘廣適性相關位點，（3）分析高產性與耐逆性的遺傳關系及其對小麥改良的影響。

    該研究中，旱脅迫對小麥穗粒數的影響大于熱脅迫，對有效穗數及單株產量的影響小于熱脅迫，兩者對千粒重的影響無顯著差異，旱加熱脅迫對小麥各產量相關性狀的影響最大。通過全基因組關聯分析獲得295個關聯位點，其中包括環境穩定性位點及廣適性位點（Fig 1），其中22個位點與連鎖分析結果重合。進一步分析發現多個與耐旱系數及耐熱系數均相關的位點與耐旱熱系數無顯著相關，說明旱加熱脅迫不僅僅是兩種脅迫的簡單相加，小麥對于多重脅迫的響應可能涉及不同的分子機制。此外，該研究發現6個位點不僅與產量相關，同時與耐逆性相關，然而這些位點與兩者的遺傳效應均相反，體現了高產與耐逆性在遺傳上的平衡關系。

    該研究進一步通過單倍型區塊分析鎖定候選區間，對區間內基因進行注釋，發現重要廣適性相關候選基因。其中，TraesCS6A02G124100和TraesCS6A02G124200不僅與單株產量相關，同時與多種耐逆性相關，兩者為旁系同源基因，轉錄組數據表明，兩者在旱、熱及旱加熱處理下表達量均顯著下調，因此對該基因進行深入分析有望揭示作物高產與耐逆之間平衡關系的分子機制。

    此外，該研究對自然群體及兩個衍生系群體進行選擇性清除分析，發現該研究中30.7%的產量相關位點可能受到了育種選擇，其中對于環境穩定性或廣適性位點的選擇幾率較大。此外，作者發現4個位點同時與產量及耐逆性相關，對這些位點的單倍型及等位基因頻率分析結果表明，產量相關優異等位基因或單倍型的頻率隨育種年代逐漸升高，反之，耐逆性相關優異等位基因或單倍型的頻率隨育種年代逐漸下降（Fig 2），此結果與表型變化趨勢一致，意味著在我國小麥育種進程中，對于高產相關基因的強烈選擇可能影響了耐逆性優異單倍型的傳遞。

    當前全球氣候多變，極端氣候頻發，如何利用分子設計育種的思路改良育種選擇模式，在高產的同時提高小麥品種穩產性，從而保障糧食安全備受關注，該研究從穩定性及廣適性的角度解析小麥產量、耐旱性及耐熱性的遺傳基礎，獲得重要遺傳位點及候選基因，并采用多種群體分析性狀間遺傳相關性及育種選擇方向，為小麥重要基因功能研究及育種改良提供重要參考及技術支撐。

    近日，《Plant Cell & Environment》雜志在線發表了這一研究成果（doi: 10.1111/pce.13577）。中國農業科學院作物科學研究所景蕊蓮研究組李龍博士為論文的第一作者，景蕊蓮研究員為論文的通訊作者。該項研究得到國家自然科學基金（31461143024）和國家重點研發計劃（2017YFD0300202）資助。