科技日报记者 王延斌 通讯员 刘佳
已经连续多年成为全国推广面积最大的强筋小麦品种济麦44缘何具备高产与优质双重优点，更成为专家眼中“甘蔗偏要两头甜”的典范品种？5月7日，刊发于《自然·植物》的一篇研究文章给出了答案。
科研人员对济麦44进行了高质量基因组解析，构建了参考级高精度基因组。该研究发现，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。
上述文章的作者之一、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员鲁非表示：“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。”
高精度“遗传地图”揭开济麦44既优质又高产的秘密
在这张“遗传地图”上，科研人员不仅看到了育种专家们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；该研究还在TaGlu-hmw-1Dx中发现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。
在鲁非看来，这些发现把济麦44的“优质高产”从经验判断推进到分子解释层面：田间表现、加工品质与基因组结构之间建立起了清晰联系，为今后更高效地培育优质小麦提供了可追踪、可验证、可设计的遗传线索。
长期以来，在小麦育种领域，“高产不优质、优质不高产”是一道难题。强筋小麦品质好，适合用于制作高档面包和配粉，但过去往往产量偏低、抗性不足，农民种植积极性不高。
“济麦44是从生产需求中走出来的强筋小麦。”该品种的主要育成人山东省农科院作物所研究员曹新有表示，早在推广初期，济麦44就在山东多地展现出抗病、抗冻、抗倒伏和产量稳定等优势；同时，对加工企业的检测也显示，其营养品质、加工性能和成品指标表现稳定。
以山东为起点，济麦44迅速走向全国。
据了解，济麦44已连续多年成为国家、山东省和山西省小麦的主导品种，并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，最高达808.6公斤/亩，较好地实现了高产与优质的协同提升。
小麦育种不能仅靠单点突破，更需协同作战
“济麦44的价值不止于一个成功品种。它还成为理解小麦品质育种规律的重要窗口。”曹新有表示，该研究团队进一步整合全球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”的累积。在育种中，结构高度可变的低分子量麦谷蛋白和醇溶蛋白基因，长期以来都是科学家们选择的重要靶点；而现代小麦品质的提升，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。
他们研究发现，在现代栽培小麦中，高度互作的面筋基因明显多于传统地方品种。这说明现代育种在提升小麦加工品质的过程中，不仅筛选了有利基因，也在无形中强化了基因间的“协同作战”网络。
“未来培育优质小麦品种，不能只盯住单个优质基因，还要关注多个面筋蛋白基因之间的组合关系、互作效应和整体网络。”曹新有说，“换言之，育种目标正在从‘找到好基因’进一步走向‘设计好组合’。”
专家表示，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眼力捕捉到的优良性状，正在被转化为可定位、可解释、可设计的基因组信息。田间选择仍然不可替代，但它正在与分子标记、基因组解析和设计育种更加紧密地结合起来。
（受访者供图）
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