现代小麦育种中抽穗与开花时间位点的选择与利用：QTLs鉴定与产量优化研究

为解决小麦育种中抽穗期(HD)和开花期(FD)对产量与适应性的关键影响，中国研究人员通过GWAS分析406份小麦种质，鉴定出4个关键QTLs（QTL-2B.1/QTL-4A.1/QTL-5B.1/QTL-6B.1），发现现代品种中早熟单倍型A可缩短生育周期并提高千粒重(TKW)，为应对气候变化与集约化种植提供分子育种策略。

　　

在全球粮食安全面临气候变暖和人口增长双重压力的背景下，小麦作为主要口粮作物，其产量提升需求尤为迫切。然而，传统育种中抽穗和开花时间的调控常与产量性状形成"此消彼长"的矛盾——早熟品种往往伴随分蘖数减少，而晚熟品种虽能增加穗数却易受极端天气威胁。这种"生育期-产量"的平衡难题，成为制约现代小麦育种的关键瓶颈。

中国农业科学院的研究团队在《New Crops》发表的研究中，通过整合多环境表型组与基因组数据，揭示了现代小麦育种中抽穗开花时间优化的遗传密码。研究人员收集了涵盖87份地方品种(LA)、60份育种系(BL)和259份现代栽培种(MC)的全球多样性群体，在9个环境中进行表型鉴定。采用混合线性模型(MLM)计算性状最佳线性无偏估计值(BLUE)，结合157,050个SNP标记进行GWAS分析，通过连锁不平衡(LD)衰减和单倍型分析解析选择信号。

Variation in Heading and flowering dates in the natural wheat population
对406份小麦种质的分析显示，现代栽培种(MC)比地方品种(LA)平均早抽穗3周。Yangtze River小麦区的品种表现出最显著的早熟趋势，HD和FD遗传力分别达92.9%和92.6%，表明性状受强遗传控制。

Genome-wide association study of heading dates and flowering dates
GWAS鉴定出158个显著SNP，聚焦出4个核心QTLs。其中QTL-4A.1和QTL-5B.1与已知位点重叠，而QTL-2B.1(2B:91.26-94.19Mb)和QTL-6B.1(6B:511.40-514.70Mb)为新发现位点，表型贡献率分别达20.63%和17.63%。

Haplotype analysis of four QTLs
单倍型分析揭示单倍型A在4个QTL中均显著缩短生育期。例如QTL-4A.1的单倍型A使HD提前5.2天(P<0.001)，且在现代品种中频率比地方品种提高47%。

Selection and utilization of the four QTLs in modern wheat
选择分析(π_LA
/π_MC

3)显示QTL-5B.1在育种中被低估。Yangtze River区现代品种中，携带3个单倍型A的材料HD比传统品种缩短18天，且2000年后该趋势加速(P<0.01)。

The effect of four QTLs on wheat agronomic traits
单倍型A通过"减蘖增重"提升产量：QTL-4A.1使千粒重(TKW)增加2.3g但分蘖数(PTN)降低1.2个/株，而QTL-5B.1单倍型A能同步提升小穗数(TSN)14.7%(P<0.05)。

这项研究首次系统揭示了现代小麦育种中"早熟高产"协同改良的遗传基础。4个QTLs构成的单倍型组合不仅解释了我国小麦主产区品种更替的分子机制，更提供了可操作的分子标记——QTL-2B.1和QTL-5B.1的协同选择既能缩短生育期10-15天，又能通过提高千粒重补偿分蘖减少带来的产量损失。尤为重要的是，研究指出当前育种中对QTL-5B.1的利用不足，这为未来设计更优单倍型组合指明了方向。该成果为应对气候变化下小麦生产面临的早衰、干热风等胁迫提供了理论支撑，通过分子设计育种实现"生育期精准裁剪"，对保障粮食安全具有战略意义。