2024年12月17日，Molecular Plant在线发表了中国农业科学院作物科学研究所联合德国莱布尼茨植物遗传与作物研究所（IPK）、澳大利亚默多克大学（Murdoch University）和丹麦嘉士伯啤酒集团实验室（Carlsberg Research Laboratory）等单位合作撰写的题为“Barley2035: A decade vision on barley research and breeding ”综述论文。
栽培大麦（Hordeum vulgaressp. vulgare）起源于西亚新月沃地，距今约12000年前由野生大麦（Hordeum vulgare ssp. spontaneum）驯化而来。作为早期的奠基作物之一，大麦在人类文明的建立与发展过程中起到了重要作用。大麦是酿造业的重要原料、动物饲料以及我国青藏高原藏族同胞的主要食粮，在全球范围内广泛种植，位列玉米、小麦和水稻之后的第四大禾谷类作物，也一直是国际贸易中的重要角色。大麦具有早熟、耐盐、耐贫瘠、耐高寒等特性，例如，在海拔高达4700米的青藏高原地区，它是唯一可结实的禾谷类作物；在沿海滩涂地区，它可作为拓荒作物促进盐碱地利用。大麦的全球传播与环境适应性形成过程，造就了其丰富的遗传多样性，当前全球数十家大型作物种质库中总计保存着约48.5万份大麦遗传资源，为基础研究与育种创新提供了宝贵的材料。
该综述在回顾大麦产业发展现状的基础上，总结了过去十年大麦基础和应用研究的成果：（1）梳理了基因组测序计划的发展历程及其向泛基因组、泛转录组研究的拓展，以及基因组信息检索及相关分析工具等开放性数据库平台；（2）归纳了全球种质资源的类型、数量与保存现状，以及基因组技术辅助的种质资源深入解析现状；（3）总结了形态建成、生长发育、环境或逆境响应、品质与产量形成等生命过程中重要基因的克隆与机制解析。
图1 通过正向遗传学策略克隆的与大麦形态、发育、环境响应等生命过程相关的代表性基因
作者展望了未来十年大麦基础研究和育种创新的重点方向：
（1）解析种质资源的遗传多样性，通过种质资源的深度发掘与创新利用，创制和培育具有更优环境适应性的新种质、新品种，以应对未来气候变化和绿色农业发展带来的挑战，持续保障全球大麦生产，促进产业健康可持续发展；
（2）利用基因组学技术结合诱变技术、表型精准鉴定技术、以及丰富的种质资源，加速重要农艺性状调控基因的克隆和优异等位变异的发掘，为品种改良提供丰富且精准的基因资源；
（3）参考拟南芥、水稻等模式植物研究的发展路径，利用丰富的遗传资源、遗传转化/基因编辑技术、分子生物学与多组学技术，建立完善且高效的基因分子机制与调控网络解析的研究体系，实现基因遗传研究向作用机制和调控网络解析的跨越；
（4）利用不断改进的基因编辑技术体系与不断优化的全基因组选择预测模型，充分利用数目不断增加的优异基因/等位变异，有望将大麦新种质创制、新品种培育的效率提升到前所未有的新高度；
图2 大麦基因快速克隆、等位基因发掘与分子标记辅助选择方法
（5）开展育性调控、花器官发育等重要基因发掘和新种质创制，建立和改良现有的大麦杂交制种体系，通过杂种优势群的构建和持续改良提高杂种优势水平，提升经济效益，最终实现杂交大麦的大面积商业化种植；
（6）鉴于大麦与多倍体小麦的进化关系、基因组共线性、全球传播路径和种植环境、以及丰富的遗传资源，大麦有望成为麦类作物的二倍体模型，促进小麦新基因、尤其是易被同源拷贝屏蔽遗传效应的隐性基因的发掘，与基因编辑技术结合改造小麦同源基因，从而快速获得小麦新种质。
图3 大麦是多倍体小麦隐性基因发掘的重要工具
中国农业科学院作物科学研究所的蒋枞璁副研究员、杨平研究员为共同第一作者，杨平研究员与莱布尼茨植物遗传与作物研究所的Nils Stein教授为本文共同通讯作者。澳大利亚技术科学与工程院院士、默多克大学的李承道教授，嘉士伯啤酒集团实验室的高级科学家Christoph Dockter博士、作科所的阚金红助理研究员、博士生高广奇、吴文雪，共同参与了本文的构思和撰写。感谢国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程和作物基因资源与育种全国重点实验室对本工作的支持。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205224003939
