利用野生大麦Hordeum spontaneum渐渗基因组提升栽培大麦耐盐性的创新研究

本研究针对全球土壤盐渍化威胁农业生产的重大问题，通过构建包含21个野生大麦地理种群的嵌套回交群体(NBP)，系统评估了野生祖先Hordeum spontaneum对栽培大麦耐盐性的改良潜力。研究人员采用田间盐胁迫(200 mM NaCl)与正常条件对比试验，发现野生基因组渐渗可产生32%的GY( grain yield)变异，并鉴定出伊拉克、伊朗等地理种源的优异等位基因。该成果为利用野生资源创制"盐旱双抗"大麦新品种提供了重要遗传材料，发表于《BMC Plant Biology》。

　　

土壤盐渍化正以惊人的速度吞噬着全球耕地，联合国环境规划署(UNEP)数据显示，9%-34%的灌溉农田正遭受盐害威胁。在这片"白色荒漠"中，大麦(Hordeum vulgare L.)因其相对较强的耐盐性成为边际农田的守护者，但现代栽培品种在驯化过程中丢失的耐盐基因，使得这一优势正逐渐削弱。

伊斯法罕理工大学的研究团队将目光投向了大麦的野生祖先——Hordeum vulgare subsp. spontaneum。这个起源于新月沃地的"基因宝库"，历经数万年自然选择，积累了丰富的抗逆基因。研究人员精心挑选来自伊拉克、伊朗等21个地理种群的野生大麦，与栽培品种'Ryhan03'杂交构建包含443个重组自交系(RILs)的嵌套回交群体(NBP)。经过两年田间试验发现，盐胁迫使产量(GY)降低32%，但野生基因的引入不仅挽救了"丢失的耐盐基因"，更创造出超越双亲的"超亲分离"现象——来自伊拉克的15号家系后代GY达691 g/m²，比栽培亲本提高49%。

研究采用嵌套回交设计，通过表型组学分析评估盐胁迫(200 mM NaCl)下11个农艺性状的变化，计算Yield Stability Index(YSI)和Selection Index of Ideal Genotype(SIIG)等耐盐指标。利用主成分分析(PCA)解析性状关联，并通过变异系数(CVWF)量化家系内遗传多样性。

野生基因组的"复苏效应"

盐胁迫下NBP群体的收获指数(HI)仅下降5.7%，显著低于野生亲本(50%)和栽培亲本(17.3%)，显示野生基因能有效维持光合产物分配。来自伊拉克、土库曼斯坦的野生亲本贡献了独特的耐盐等位基因，其衍生家系在YSI和SIIG指数上表现突出。

"超亲分离"的育种奇迹

箱线图分析显示所有性状均出现超亲分离现象，尤其在GY性状上，97.6%的家系(除20号伊朗家系外)后代超越栽培亲本。PCA分析将287、293等RILs鉴定为"盐旱双优"基因型，这些材料同时具备高GY(盐胁迫下503-691 g/m²)和稳定性(YSI>0.8)。

地理种源的"基因密码"

伊拉克种源(家系15)在盐胁迫下保持最长的成熟期(DM)，土库曼斯坦种源(家系10)则表现出最佳的千粒重(TSW)稳定性。伊朗野生材料(家系7)虽表型较弱，但其后代却产生最高遗传变异(CVWF=26%)，揭示表型与育种价值的不对称性。

这项研究证实野生大麦是突破栽培品种耐盐瓶颈的"基因金矿"。通过NBP策略，研究人员不仅定位了伊拉克、伊朗等关键地理种源，更创制出287号等兼具高产与耐盐的突破性材料。这些发现为应对气候变化下的粮食安全挑战提供了新思路——那些曾被驯化过程抛弃的"野生基因"，或许正是未来农业可持续发展的关键所在。