2025年1月7日，四川省农业科学院杨武云团队在The Crop Journal在线发表了题为“Pentaploidization allows introgression of Aegilops tauschii into tetraploid wheat”的研究论文，利用细胞遗传学方法和D基因组特异性分子标记，通过对五倍体杂种自交获得的F7高代系进行染色体核型分析和D基因组小片段渐渗检测，证明了五倍体杂交途径可以促进节节麦D基因组向四倍体小麦A和B基因组渐渗，继而产生丰富的遗传变异新材料。
作者首先将硬粒小麦LM与节节麦AT23杂交合成双二倍体LM/AT23，再将该人工合成小麦与其四倍体AB基因组供体亲本LM杂交获得F1五倍体杂种，并通过连续自交获得197份F7高代系。结合Oligo-pSc119.2–1和Oligo-pTa535-1两种寡核苷酸探针，采用多色荧光原位杂交（MC-FISH）技术对所有材料进行染色体组成分析（图1），发现：（1）衍生的197份F7高代系中整倍体类型193份（98%），其中，含28条染色体的四倍体186份（96%），仅7份为包含所有ABD染色体组的六倍体；非整倍体系仅4份，且倾向于在五倍体杂种自交过程中恢复D基因组成为六倍体。（2）在186份四倍体衍生系中，高达9%的系渗入了D基因组的染色体、染色体大片段或小片段遗传物质，其中，5份为节节麦4D染色体替换四倍体小麦4B染色体而成的4D(4B)代换系，1份为节节麦2D染色体短臂片段替换四倍体小麦2A染色体短臂片段而成的2DS.2AS易位系，11份为经核型分析判定无染色体数量、结构变异但采用D基因组特异性分子标记Dgass44能检测出D基因组遗传物质的小片段渗入系。
综上所述，五倍体杂交可以大大促进外源D基因组向AB基因组渐渗。据此，提出了五倍体杂种法创新四倍体小麦的技术路线：首先利用四倍体小麦（AABB）与节节麦（DD）杂交、染色体加倍合成新的人工合成小麦（AABBDD），再将该人工合成小麦与其原四倍体小麦供体亲本杂交获得F1五倍体杂种，并通过连续自交衍生出高代群体，再经细胞学和分子生物学鉴定，获得遗传背景单一的D基因组渗入四倍体小麦高代系（图2）。通过这一方法创制的四倍体小麦材料因遗传背景单一，有助于特定染色体/片段的功能深入解析；同时，我们可以利用商用价值高的四倍体硬粒小麦AB基因组为底盘导入大量D基因组片段特殊材料，再聚合培育出具有六倍体小麦生物学特性（尤其是耐逆性）和品质功能的超级四倍体小麦推广应用。
作者和基金项目
