野生植物能为驯化近亲贡献宝贵基因，但生育障碍和基因组资源匮乏阻碍了作物与野生基因渗入的有效利用。近日，由IPK莱布尼茨研究所领导的国际研究团队取得重要突破，构建了大麦近亲——球根大麦(Hordeum ballosum)的泛基因组，研究结果发表于《自然》杂志。

栽培植物的野生近缘种是改良作物遗传多样性、抵御生物和非生物胁迫的宝贵资源，其价值虽已为人知数十年，但技术障碍长期制约着探索。如今，高通量基因组研究的进步使作物及其野生近缘种得以应用同样工具。

该国际研究团队聚焦大麦(Hordeum vulgare)和球根大麦(Hordeum bullosum)的结构基因组进化。研究第一作者冯家武介绍，Frank Blattner博士收集地中海地区自然种群中的球根大麦基因型，并结合基因库种质，形成由263个不同基因型组成的基因组，涵盖二倍体和四倍体细胞型。分析种群结构后，团队组装并注释了10个具有参考质量的球根大麦染色体级基因组。

冯家武称，四倍体球根大麦有两个起源地，亚洲的起源于一两百万年前，希腊的则是最近十万年才出现，且两种类型正在杂交，为多倍体丰富基因组多样性提供途径。尽管球根大麦与大麦分化时间约450万年，但基因进化差异明显，大麦基因组扩张且主要发生在染色体末端。

将野生亲缘植物基因导入驯化植物的常见方式是基因渗入系，它源自农作物与野生亲缘植物杂交，在栽培植物基因组背景下含少量野生亲本基因。基于参考基因组，研究小组破译了Ryd4抗性基因座结构，该基因座从H.bulbosum渗入大麦约40年，能有效抵抗破坏性强的大麦黄矮病毒，是大麦中最有前景且唯一接近商业化应用的作物 - 野生基因渗入。

IPK驯化基因组学研究小组负责人马丁·马舍尔博士表示，掌握农作物野生近缘种基因组序列，有助于未来更有针对性地开展基因渗入育种。莱布尼茨IPK研究所联邦农业和园艺作物异地基因库负责人尼尔斯·施泰因教授强调，作物及其野生近缘种的系统基因组表征是重要基础研究，有助于更有效利用植物遗传资源进行作物改良，推动基因库从种子库发展为生物数字资源中心。

更多信息： Martin Mascher，《大麦野生近缘种Hordeum bullosum的单倍型解析泛基因组》，《自然》 (2025)。