在从农业大国向农业强国迈进的历程中，我国的农业科技工作者一直在默默努力着。近年来,随着测序技术的迅速发展，通过测序鉴定高密度单核苷酸多态性（SNP），进行全基因组关联分析已经成为水稻、玉米等重要农作物中对产量等复杂性状进行遗传解析的一种十分有效的方法。在这些作物中，由于连锁不平衡（LD）衰减距离较短，能够将一些鉴定到的数量性状位点（QTL)界定到较小的基因组区域，同时进行候选基因的鉴定与克隆。但在小麦中，由于其庞大的基因组构成及多倍体特性，基因组学研究难度较大，尤其是在关联分析中，由于使用的标记密度低，小麦中的连锁不平衡一般认为较大，从而限制了通过关联分析在小麦中进行基因发掘、精细作图、克隆及分子设计育种等研究的实施。
针对这一问题，山东农业大学小麦遗传与分子设计育种团队刘树兵等人开展了“小麦基因发掘与分子设计育种”研究，对来自我国小麦主产区的768份优良小麦品种（系）进行简化基因组测序分析，获得了327609个覆盖全基因组的高质量的SNP标记，并鉴定出174919个连锁不平衡（LD)区段，明确了不同染色体上LD的大小及分布，估算出小麦中连锁不平衡衰减距离平均为4.4 Mb，为染色体上不同区域基因定位可能达到的精度及基因的克隆提供了重要参考依据。
研究期间，刘树兵和团队成员通过对12个重要农艺性状进行全基因组关联分析，共定位到395个QTL位点。其中，有273个QTL被定位在小于1.0 Mb区间内，包含的注释基因数量不足10个，为候选基因的大规模克隆与功能鉴定奠定了重要基础；对3个提高穗粒数、粒长、千粒重的位点进行了验证，并初步确定了候选基因。
通过对QTL的有利等位基因在群体中的分布进行分析，发现控制抽穗期、株高、单株穗数、千粒重等性状的QTL中，有利等位基因频率要明显高于穗长、小穗数、穗粒数、小穗着生密度等性状的有利等位基因频率，揭示了我国小麦育种中有利等位基因的利用情况，为进一步选择利用分布频率低、效应大的性状和位点作为主攻目标，大幅度提高小麦产量奠定了基础；定位到的QTL对目标性状表型值预测准确度较高，为基因组选择与分子设计育种奠定了基础。
最终，刘树兵和团队成员通过全基因组关联分析，共定位到395个控制小麦12个重要农艺性状的数量性状位点，揭示了控制小麦农艺性状的遗传基础，为小麦重要基因的大规模克隆、功能鉴定及通过基因组学与分子设计育种进行精准种质创新与新品种选育奠定了重要基础。同时，研究结果于2020年 7月20日在线发表于Molecular Plant，研究得到了国家重点研发计划、山东省良种工程等项目的支持。山东农业大学农学院庞昀龙博士为论文第一作者，刘树兵教授和美国农业部柏贵华教授为论文通讯作者。
农业的发展离不开科研的支撑，刘树兵及其团队成员的研究为我国小麦育种技术的提升起到了巨大推动作用，也为我国农业科技发展，加快我国向农业强国迈进的速度做出了积极贡献。
（作者单位：山东农业大学农学院）
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