小麦籽粒微量营养元素含量与产量的基因型-环境互作效应及SSR标记验证研究

本研究针对小麦籽粒铁(GFeC)、锌(GZnC)含量与产量(GYPP)的基因型-环境互作(GEI)难题，通过多环境试验结合GGE双标图和AMMI模型，鉴定出稳定基因型EU 60/61和MP 1358，发现113个显著标记-性状关联(MTAs)，其中Xgwm468.1等标记具有多效性，Xbarc74-5B被跨环境验证，为培育高产营养小麦提供了分子育种新策略。

　　

小麦作为全球20%人口的主粮，其籽粒铁、锌含量不足导致的"隐性饥饿"已成为重大公共卫生问题。尽管育种技术不断进步，但基因型与环境互作(GEI)导致性状表达不稳定，传统育种难以兼顾高产与高营养品质。这一问题在气候变化背景下愈发突出，亟需建立兼顾环境适应性与营养强化的育种新体系。

国家农业食品与生物制造研究所的研究团队在《Journal of Cereal Science》发表论文，通过多环境试验结合分子标记技术，系统解析了小麦籽粒微量营养元素与产量的遗传调控网络。研究采用32个基因型在8个环境中进行表型鉴定，运用AMMI模型和GGE双标图分析稳定性，结合113个SSR标记进行全基因组关联分析(GWAS)，发现Xgwm468.1等关键标记同时调控GFeC和GZnC，Xbarc74-5B被证实为跨环境稳定的锌含量调控位点。

^{植物材料与实验设计}

研究选用32个具有遗传多样性的小麦基因型，在印度不同生态区设置8个环境（2地点×4季节），采用简单格子设计双重复。通过测定籽粒铁、锌含量及单区产量，发现GFeC变幅为32.5-58.7 mg/kg，GZnC为28.4-49.3 mg/kg，GYPP为1.2-3.8 kg/plot，呈现显著基因型差异。

^{气象数据分析}

试验期间降雨量(33.6-135.5 mm)和相对湿度(56.9%-64.4%)差异显著，AMMI分析显示环境贡献率最高达42.3%，证实GEI效应对性状表达的关键影响。

^{AMMI方差分析}

模型分解显示GFeC和GZnC的遗传率分别为0.81和0.79，基因型贡献率超35%。基因型EU 60(G14)在AMMI稳定性值(ASV)排名中表现最优，其GFeC和GZnC变异系数分别低于15%。

^讨论

研究发现现代高产品种普遍存在"营养稀释效应"，而古老品种EU系列保持较高微量元素含量。Xgwm538.1标记在5B染色体上的定位与既往MQTL研究一致，其与铁锌转运蛋白基因TaZIP的物理距离仅3.2 cM，为功能标记开发奠定基础。

^结论

研究首次验证Xbarc74-5B在干旱和湿润环境下的稳定效应，其解释表型变异达18.7%。通过整合GEI分析与标记验证，提出"ENV7(干旱环境)筛选高营养基因型，ENV3(高湿环境)筛选高产基因型"的分级选择策略，为小麦营养强化育种提供了可操作的分子设计路线图。该成果对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的"零饥饿"和"良好健康"具有重要实践意义。