小麦-提莫菲维小麦渐渗系开花形态性状的遗传变异及其在杂交小麦育种中的应用价值

这篇研究通过构建24个小麦-Triticum timopheevii渐渗系群体，系统评估了野生近缘种对杂交小麦关键花器官性状的改良潜力。研究发现5G染色体上存在调控花粉粒大小的新位点，并创新性采用渐渗片段重叠重组策略将目标区段从165 Mbp缩小至53.4-58.0 Mbp，为利用野生资源改良小麦杂交体系提供了重要遗传材料和分子标记。

　　

遗传变异与性状关联

研究团队对24个小麦-Triticum timopheevii渐渗系进行了系统评价，这些材料携带来自野生种A^t和G基因组的不同区段。通过KASP标记和全基因组测序分析，发现50个独特渐渗片段覆盖了除4A^t外的所有染色体。值得注意的是，测序技术揭示了传统标记未能检测到的1A^t和6A^t小片段（10-20 Mbp），同时发现先前鉴定的6A^t区段可能在繁殖过程中丢失。

表型分析显示所有性状均存在极显著变异（p<0.0001）。主成分分析表明，野生种PI 94760在株高和花丝长度性状上表现突出，而栽培小麦对照品种Piko和Apache在花药外露、花药长度和花粉大小等雄性性状上形成独立聚类。相关性分析揭示花药外露与花药长度呈最强正相关（r=0.544），而每穗小穗数与株高呈显著负相关（r=-0.652）。

花丝长度的遗传解析

三个渐渗系材料表现出显著延长的花丝：Tim18（+22%）、Tim23（+22%）和Tim6（+52%）。Tim6携带的3G.B5片段可能含有相关基因，而Tim18的6G大片段也值得关注。有趣的是，虽然野生种T. timopheevii的花丝延长伴随花药外露增加，但在渐渗系中这两个性状却呈现解耦现象，暗示花器开放与花丝伸长可能受不同遗传机制调控。

花粉大小的精细定位

研究重点解析了控制花粉粒大小的遗传基础。栽培小麦花粉直径约55-59 μm，而野生种PI 94760表现出更小的花粉（有利于风力传播）。Tim28（含1A^t.A1和5G.B8片段）和Tim24（含7G.B1片段）分别使花粉直径减小9%和14%。通过Tim8（5G.B3）与Tim28的杂交重组，成功将目标区段缩小至5G染色体53.4-58.0 Mbp区间，且重组系的花粉活力恢复至正常水平。

创新方法与育种启示

研究首创"渐渗片段重叠重组"策略，通过两个携带部分重叠区段的材料杂交，实现野生染色体区段的精准缩短。该方法克服了小麦与野生种间重组抑制的难题，重组效率达26%（野生种间）vs 5%（种间）。结合新发布的T. timopheevii基因组数据，为后续基因克隆奠定了基础。

研究团队建议未来重点开展三方面工作：1）利用已建立的150余个渐渗系扩大筛选范围；2）将花丝延长与颖片开张等性状聚合；3）结合基因组学手段加速有利等位基因的挖掘。这些发现为利用野生资源突破杂交小麦育种瓶颈提供了新思路。