外源基因位点调控人工合成小麦品系籽粒矿质元素含量的遗传解析

来自俄罗斯的研究人员通过复合杂交策略，利用Aegilops speltoides、Ae. tauschii和Secale cereale创制的人工合成小麦品系1102，定位到11个调控Ca、Mg、Zn等矿质元素及Pb、Cr重金属积累的QTL位点，其中QZn.1102-icg-2A等4个位点可能源自外源物种，为小麦营养强化育种提供了新基因资源。

　　

这项突破性研究揭示了人工合成小麦的遗传奥秘。科研团队通过复杂的远缘杂交方案，将野生近缘种拟斯卑尔脱山羊草(Aegilops speltoides)、粗山羊草(Ae. tauschii)与黑麦(Secale cereale)的优良基因导入普通小麦，成功培育出富含矿物质的合成小麦品系1102。令人振奋的是，该品系籽粒中铜(Cu)、锰(Mn)、锌(Zn)和铁(Fe)含量较对照品种Lutescens 85显著提升1.45-1.83倍。

通过高通量SNP分子标记技术，研究者在F_2-3群体中精确定位到11个调控矿质元素含量的热点区域，这些"基因开关"分布在2A、3B等多条染色体上。特别值得注意的是，QZn.1102-icg-2A等4个"超级基因"可能来自外源物种，它们像微型生物工厂一样显著提升锌、钙等有益元素的积累效率。不过研究也发现，这些外源基因可能同时携带了铅(Pb)、铬(Cr)等重金属的"搬运工"，这一发现为小麦品质与安全性的协同改良提供了重要预警。

这项研究不仅为小麦营养强化育种提供了黄金靶点，更开创了利用野生近缘种改良作物矿质营养的新范式。那些沉睡在野生近缘种中的"矿藏基因"，正通过科学家的巧手逐步转化为保障人类营养健康的有力武器。