小麦(Triticum aestivum L.)作为全球最重要的粮食作物之一,其产量稳定性直接关系到全球粮食系统的韧性。近年来小麦产量增益速度显著放缓,生物与非生物逆境胁迫不断加剧,现有育种资源难以满足小麦育种对高产、稳产与抗逆性日益增长的需求,亟需引入新的、突破性的优异基因源,拓宽小麦的遗传基础以实现持续改良。黑麦(Secale cereale L.)作为小麦的近缘属,具有丰富的遗传变异和强大的环境适应能力,尤其在生物和非生物胁迫耐受及根系结构优化等方面展现出显著优势。代表性的小麦-黑麦T1RS·1BL易位系已在全球范围内广泛应用于小麦育种,成为小麦远缘杂交育种的典范。

      2025年4月7日,中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心安调过研究员团队联合崖州湾国家实验室李立会研究员应邀在Trends in Biotechnology杂志发表了题为Advancing wheat breeding using rye: a key contribution to wheat breeding history的综述论文,系统梳理了黑麦在小麦育种中的历史贡献,并展望其在未来小麦育种中的应用潜力。

该论文聚焦于现代生物技术、多维组学数据和人工智能等在释放黑麦遗传潜力方面的关键作用,以有力推动小麦遗传改良。主要内容包括:(1)回顾黑麦及小黑麦在小麦育种中的历史贡献,重点介绍了T1RS·1BL易位系在全球范围内的广泛应用及其在病虫害抗性、产量提升与逆境适应性方面的作用;(2)总结小麦背景中源于黑麦的优异性状及其遗传基础,主要涵盖其在提升小麦病虫害抗性、非生物胁迫耐受性及产量相关性状方面的优异基因资源;(3)评述黑麦参考基因组对优异基因挖掘与分子机制解析的支撑作用,强调多组学数据整合在推动功能基因学研究中的潜力;(4)介绍染色体工程、快速基因克隆与基因组编辑等关键技术在黑麦优异基因精准导入与高效利用中的应用;(5)探讨人工智能育种在黑麦基因功能预测与小麦精准育种设计中的应用前景;(6)提出建立国际黑麦泛基因组计划倡议。

      安调过研究员和李立会研究员为论文通讯作者,农业资源研究中心韩帼豪副研究员为第一作者。该工作得到国家重点研发计划项目(2021YFD1200600)和国家自然科学基金项目(32301800、32272105)的资助。

      全文链接:https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2025.03.008