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为解决水分亏缺胁迫对小麦生产的影响，研究人员以 6 个 durum 小麦品种及杂交种为材料，开展耐旱性评估与基因表达研究。利用 SCoT 标记分析发现耐旱基因型，为小麦耐旱育种提供分子依据。
在全球气候变暖的大背景下，干旱已成为制约农作物生长和产量提升的主要环境胁迫因素之一。对于小麦这一全球重要的粮食作物而言，水分亏缺胁迫会严重影响其生长发育的各个阶段，如分蘖、开花和灌浆等，进而导致产量大幅下降。在埃及这样水资源极度短缺的国家，情况尤为严峻。埃及人均水资源可利用量约为 550 m
3/ 年，是世界上最低的国家之一，且农业灌溉消耗了全国 85% 的水资源，小麦生产面临着巨大的挑战。传统的基于形态学和生理学的小麦耐旱性评估方法，由于受环境因素影响较大，难以准确高效地筛选出耐旱基因型，因此，寻找一种可靠的分子标记方法来辅助小麦耐旱育种具有重要的现实意义。
为了深入探究 durum 小麦在水分亏缺胁迫下的耐旱机制，来自埃及贝尼苏韦夫大学（Beni-Suef University）的研究人员开展了相关研究。他们以 6 个埃及主栽的 durum 小麦品种为亲本，通过半双列杂交法构建杂交组合，在 2021-2022 和 2022-2023 两个生长季，采用条区设计，在正常灌溉和水分亏缺胁迫两种条件下，对亲本及杂交种进行了田间试验。研究旨在评估不同基因型对水分亏缺胁迫的耐受性，开发新的耐旱杂交种，并利用起始密码子靶向（SCoT）标记技术检测与耐旱性相关的基因表达差异。该研究成果发表在《Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences》上。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：一是田间试验设计，包括条区设计和不同灌溉处理，以模拟正常和胁迫环境；二是杂交育种技术，通过半双列杂交构建杂交组合；三是分子标记技术，利用 SCoT 标记对基因组 DNA 进行扩增和分析，同时结合 RNA 提取、cDNA 合成和 PCR 扩增等技术，研究基因表达模式；四是统计分析方法，包括方差分析、最小显著差（LSD）检验和胁迫耐受指数（STI）计算等，以评估不同基因型的耐旱性。
3.1 产量及产量构成性状的平均表现
通过对粒重、穗数、穗粒数和千粒重等产量及产量构成性状的分析发现，水分亏缺胁迫对粒重影响显著，正常灌溉条件下粒重平均值为 68.54 g / 株，而胁迫条件下仅为 39.36 g / 株。在亲本中，BENI-SUEF 1、BENI-SUEF 6、BENI-SUEF 7 和 SOHAG 5 在胁迫条件下表现出较强的耐受性，粒重分别为 56.98 g / 株、46.31 g / 株、45.54 g / 株和 45.52 g / 株。杂交种中，BENI-SUEF 1×BENI-SUEF 6 和 BENI-SUEF 7×SOHAG 4 在胁迫条件下表现最佳，粒重分别为 55.33 g / 株和 50.16 g / 株。此外，胁迫条件下穗数和穗粒数也有所减少，但不同基因型间存在显著差异。
3.2 分子分析
SCoT 标记分析结果显示，不同基因型在水分亏缺胁迫下的基因表达模式存在明显差异。例如，引物 1 检测到 BENI-SUEF 7、SOHAG 4 和 SOHAG 5 等基因型在胁迫条件下存在基因沉默现象，而引物 7 则显示 BENI-SUEF 1、BENI-SUEF 5 等基因型在胁迫条件下有新的基因片段表达，表明这些基因可能与耐旱性相关。进一步分析发现，TaBTF3 基因在部分基因型中因胁迫而沉默，该基因编码的基本转录因子 3（BTF3）对小麦的耐旱性具有重要作用。
本研究通过田间表型评估和分子标记分析，筛选出了一批耐旱性较强的 durum 小麦亲本和杂交种，如 BENI-SUEF 1、BENI-SUEF 6 等亲本以及 BENI-SUEF 1×BENI-SUEF 6、BENI-SUEF 7×SOHAG 4 等杂交种，为小麦耐旱育种提供了宝贵的材料。同时，研究证实了 SCoT 标记在分析小麦耐旱性遗传基础方面的有效性，揭示了水分亏缺胁迫下基因表达的复杂调控机制，为深入理解植物响应干旱胁迫的分子机制提供了新的视角。这些成果不仅有助于推动小麦耐旱分子育种的发展，提高水资源短缺地区的小麦产量和粮食安全，也为其他作物的耐旱性研究提供了参考和借鉴。
