小麦所研究团队领衔揭示小麦族自然辐射式演化规律

近日，小麦研究所凡星教授研究团队联合国内外学者在进化生物学国际经典权威期刊《Systematic Biology》发表研究论文“Phylotranscriptomic Analyses Uncover the Evolutionary History and Asymmetric Diversification Patterns of the Wheat Tribe”（转录组系统发育分析揭示小麦族的演化历史及非对称分化式样）。该研究为气候变化背景下高效的作物种质创新注入理论新动能。

作物野生近缘种群多样性形成与维持机制的解析是应对全球气候变化背景下持续提升栽培植物育种潜力的基础，也是生物学研究的前沿与焦点。本研究对覆盖小麦族83%以上属级分类单元及基因组类型的物种转录组/基因组数据进行系统性全球采样，同时以18个禾本科植物为外群，利用组学数据在直系同源比较的技术创新上构建了迄今最精细的小麦族“生命之树”，阐明了小麦族多倍体杂交物种形成的基因组起源及种质资源多样性形成的模式。研究更新了对小麦B/G基因组及其近缘野生植物Y和Xm基因组起源的认识，指出受供体灭绝事件、同质化重组等多因素干扰是长期争议的核心。研究发现，小麦族自中新世起源以来经历了不同程度的持续分化，其中St基因组谱系通过多重杂交、倍性间的遗传重组/基因渐渗等事件，实现种群多样性爆发种群多样性，展现出St基因组作为“超级母亲”在多倍体适应性辐射演化过程中的关键作用。

值得关注的是，集中分布于全球生物多样性热点-横断山区的高杂交亲和性St基因组谱系将为培育小麦、饲草新品种提供关键遗传资源，加速适应未来气候情景的粮饲作物改良。此次构建的小麦族生命之树为生物多样性研究提供不可或缺的谱系框架，自然演化过程的解析为模拟非对称适应性辐射事件实现杂交组配优化、多倍体优异种质创新的作物育种实践提供理论依据。

审稿专家指出：“The manuscript presents a substantial contribution to the field of evolutionary biology, and the authors provide valuable insights into diversification and radiation patterns among both diploid and polyploid species”（该稿为进化生物学领域做出重要贡献，阐明了二倍体与多倍体物种的分化和辐射模式）。主编进一步评价：“The manuscript presents an important advance both for our understanding of this important plant group, and in terms of the technical approaches used to investigate evolution within a group that involves polyploidy”（该稿在加深我们对该重要植物类群的认识以及用于研究含多倍体种群进化的技术方法方面均有重要进展）。

基于1546个单拷贝核基因构建的小麦族系统发育树

四川农业大学凡星教授和沙莉娜副教授以及四川省农业科学院作物科学研究所杨武云研究员为论文共同通讯作者，四川农业大学周永红教授、加拿大圣玛丽大学Genlou Sun终身教授、中国科学院西北高原生物研究所沈裕虎研究员、四川省农业科学院作物科学研究所李俊研究员及基因汇生物科技公司邓操博士等参与此项工作。该研究得到国家自然科学基金、四川省‘1+3’种源关键技术攻关研究专项、青海省分子育种专项、国家第二次青藏高原综合科学考察等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/sysbio/syag008