大规模穗型和遗传分析揭示节节麦亚种分类结构

节节麦（Aegilops tauschii，2n=2x=14，DD）是普通小麦D基因组的原始供体，在普通小麦起源进化和种质创新中具有重要研究和利用价值。传统分类依据穗型，将节节麦分为具有圆柱型穗型亚种ssp. tauschii和具有念珠状穗型亚种ssp. strangulata。然而，节节麦群体存在一类穗型不同于圆柱型和念珠型的中间型材料。传统形态学分类和当前的分子遗传研究，对这类中间穗型材料的分类归属存在争议。

近日，四川农业大学联合河南科技学院、俄罗斯科学院西伯利亚分院，在BMC Genomics在线发表了题为“Systematic morphological and genetic comparisons defining the two subspecies of Aegilops tauschi”的研究论文。研究对收集自全球各地的399份节节麦种质开展系统的穗型调查与FISH核型分析，并与已发表的SNP分子标记遗传谱系结果开展对比。研究证实，小穗指数SI、FISH核型与SNP分子标记三种分析手段得到的类群划分结果完全吻合，均可将节节麦划分为两大类群；中间穗型材料始终与典型念珠状穗材料聚在同一分支，据此可将中间型材料归属于亚种ssp. strangulata。

经连续两年田间表型观测，399份节节麦可分为238份圆柱形穗、56份念珠状穗以及105份中间穗型材料。圆柱形穗节节麦与念珠状穗节节麦正反交获得25个杂交组合，所有F₁杂种均表现为中间穗型。进一步，对336份材料连续两年测定小穗指数（SI），聚类分析将其清晰划分为低SI的SI-C1与高SI的SI-C2两个类群，分别对应Wang等（2013）基于SNP标记鉴定得到的遗传谱系L1和L2。利用 oligo-pTa-535与(CTT)₁₀探针进行FISH核型分析，同样将399份材料分为两大类群FISH-C1和FISH-C2，与SI聚类结果完全对应。上述结果证明，基于SI表型指标、FISH核型以及SNP分子标记得到的节节麦群体结构高度一致，中间穗型材料在表型、细胞学、分子层面均与典型念珠状穗材料归于一类。基于以上证据，本研究提出节节麦的亚种划分方案：ssp. tauschii代表圆柱形穗类群，具有低SI值，归属于FISH-C1核型分支、L1遗传谱系；ssp. strangulata包含念珠状穗以及全部中间穗型材料，具有高SI值，归属于FISH-C2核型分支、L2遗传谱系。该分类方案实现了形态学、染色体核型与分子遗传分类体系的统一。

FISH诊断标记2D-CTT-4和2D-535可快速精准区分两个亚种：2D-CTT-4 在ssp. strangulata的2D着丝粒存在杂交信号，2D-535则在ssp. tauschii的2D染色体短臂中部具有杂交信号。研究共鉴定出12份存在明显染色体重排的材料，其中绝大多数来源于伊朗，从细胞学角度佐证伊朗是节节麦遗传多样性中心。将节节麦与219份普通小麦栽培品种的FISH核型进行比对发现，普通小麦D基因组核型模式与FISH-C2类群相似，尤其来自里海西南及南部区域的中间穗型节节麦。

河南科技学院赵来宾博士为论文共同第一作者，刘登才教授、郝明副教授为论文共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金（32111530019）、河南省科技计划项目（262102111126、222102110061、252301420131）以及河南省小麦产业技术体系项目（SCCXTD-2024-11）的经费支持。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1186/s12864-026-13343-0