面食習(xí)慣能否影響小麥育種？北京時(shí)間11月28日，《自然》雜志發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小麥基因挖掘與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜的一項(xiàng)最新成果，該成果證實(shí)了這一猜想。
小麥?zhǔn)俏覈?guó)僅次于水稻的主糧作物。論文通訊作者、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員張學(xué)勇在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示，小麥?zhǔn)钱愒戳扼w作物，其基因組由三個(gè)功能相似但有所差異的亞基因組組成，這些亞基因組之間可以發(fā)生染色體互換，從而賦予了小麥基因組高度的可塑性和韌性，能夠更好地耐受基因或染色體片段的丟失、重復(fù)、倒位、易位等結(jié)構(gòu)變異沖擊。對(duì)具有代表性小麥品種的基因組進(jìn)行系統(tǒng)分析，揭示其基因組水平的演進(jìn)規(guī)律，對(duì)未來(lái)小麥育種具有重要指導(dǎo)意義。
“該研究從頭組裝了中國(guó)近70年育種史上17個(gè)代表性品種染色體水平的高質(zhì)量基因組，從基因組水平指出，我國(guó)小麥現(xiàn)代品種保持了較高的多樣性，地域飲食習(xí)慣與降雨量共同造就了小麥北‘硬’南‘軟’。此外，研究證實(shí)了小麥的‘冬性’，即需要經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間的低溫春化階段才能抽穗的特性，是由‘春性’，即對(duì)春化溫度要求范圍較寬、春季播種即可抽穗的特性演變而來(lái)?！睆垖W(xué)勇說(shuō)。
我國(guó)小麥現(xiàn)代品種保持了較高的多樣性
在過(guò)去70年中，中國(guó)小麥品種的產(chǎn)量水平提高了6-8倍，育成品種超過(guò)5000個(gè)，其中國(guó)審品種約3500個(gè)。
與其他國(guó)家品種相比，我國(guó)品種表現(xiàn)出更好的多樣性
“研究人員分析了中國(guó)小麥品種中基因組的變化，發(fā)現(xiàn)這17個(gè)中國(guó)小麥品種展現(xiàn)出高于全球其他國(guó)家近30年育成品種的多樣性?！睆垖W(xué)勇表示，這與我國(guó)氣候多樣有關(guān)，同時(shí)小麥商業(yè)化育種發(fā)展相對(duì)較慢，一定程度也保留了品種的遺傳多樣性、維持小麥在生產(chǎn)上的韌性。這為未來(lái)作物育種的調(diào)整提供了參考。
小麥的“冬性”由“春性”演化而來(lái)
小麥“春性”與“冬性”的轉(zhuǎn)變和演化，是小麥進(jìn)化研究中一個(gè)懸而未決的科學(xué)問(wèn)題。
張學(xué)勇介紹，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析春化基因VRN-A1拷貝數(shù)變異情況（即該基因在基因組中出現(xiàn)的次數(shù)變化），發(fā)現(xiàn)小麥的祖先種如野生四倍體、栽培四倍體完全是“春性”類型，基本只攜帶一個(gè)拷貝；而普通小麥中出現(xiàn)“冬性”突變和VRN-A1基因的拷貝數(shù)變異，繼而呈現(xiàn)“冬性”—即抗寒性強(qiáng)弱的變化。
小麥品種VRN-A1的拷貝數(shù)變異與從“春”向“冬”的演變過(guò)程
“研究還發(fā)現(xiàn)，我國(guó)地方品種大多為三次拷貝的VRN-A1，而現(xiàn)代品種多為兩次拷貝的VRN-A1，現(xiàn)代品種中該基因拷貝數(shù)的降低可能與最近100年氣候變暖密切相關(guān)。這解釋了地方品種和現(xiàn)代育成品種對(duì)環(huán)境變化的高度適應(yīng)性，為小麥為何能在全球分布如此廣泛提供了新的理論支持?！睆垖W(xué)勇說(shuō)。
小麥地域飲食習(xí)慣潛在造就了北“硬”南“軟”
小麥籽粒硬度是影響面團(tuán)結(jié)構(gòu)的重要遺傳因素。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，受Ha基因座兩個(gè)基因同時(shí)控制，與小麥面粉的出粉率、研磨品質(zhì)和食品加工品質(zhì)密切相關(guān)。
張學(xué)勇表示，研究發(fā)現(xiàn)Ha基因突變或丟失，品種籽粒就會(huì)變硬，更適合制作烘焙類食品，反之更適宜于加工比較松軟的饅頭、蛋糕等食品。
籽粒硬度基因的變異和地域習(xí)慣密切相關(guān)
“在長(zhǎng)期人工選擇和自然選擇雙重作用下，Ha基因座的變異分布存在一定的規(guī)律性，即我國(guó)西北、華北小麥品種含Ha基因突變的頻率顯著高于東南、西南地區(qū)小麥品種，這與我國(guó)居民‘北硬’‘南軟’的飲食習(xí)慣密切相關(guān)。如北方喜歡吃鍋盔、咀嚼感很強(qiáng)的面條，而東南居民喜歡松軟的面食品如饅頭、蛋糕?？梢娙藗儗?duì)面食的喜愛很大程度上潛移默化中影響著本地區(qū)小麥育種對(duì)Ha基因型的選擇。”張學(xué)勇說(shuō)。
（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所供圖）
