中外科学家首次解析小麦适应性进化机制

NFS卡梅尔山进化峡谷在北坡，旧金山在南坡。

WEW是一个野生二粒小麦，红色标记1、2、6和7是由收集材料的山东农业大学提供的。

进化峡谷中野生二粒小麦同源种的形成模式

生物胁迫和非生物胁迫被认为是驱动生物遗传多样性和新物种形成的主要原因。然而，在没有地理隔离的情况下，很少有证据表明植物具有适应性进化来形成新物种。

3月3日，《美国国家科学院学报》(PNAS)在线发表了山东农业大学、电子科技大学和以色列海法大学团队在小麦物种进化领域的重要突破。首次阐明了相同地理条件下野生二粒小麦的生态适应性进化机制，建立了生物胁迫和非生物胁迫下植物同地理物种形成机制模型，为野生小麦种质资源的开发利用提供了理论参考。

《通讯》作者、山东农业大学教授孔令让表示，除了地理隔离造成的生态差异，地球上的微生态差异也很普遍。然而，自从达尔文在1859年提出同态物种形成的概念以来，关于植物是否能适应进化并在基因流的存在下形成新物种的证据很少，这也给种质资源的充分开发和利用带来了一些困惑。

该小组利用基因组再测序对以色列卡梅尔山及其周边地区或国家的“进化峡谷”中的168个野生二粒小麦进行了群体遗传学分析。结果表明，“进化峡谷”中采集的野生二粒小麦在进化树末端新进化出三个独立群体，两个群体SFS1和SFS2在南坡30米的狭窄范围内分化。进一步的群体间杂交试验证明，SFS1群体与其他群体之间的F1杂种的育性已大大降低，导致合子代后的生殖隔离。表型和遗传机制研究发现，野生二粒小麦群体在同一地理环境下采用不同的适应策略，进而产生不同的进化路径。

论文第一作者、山东农业大学副教授王宏伟表示，根据上述结果，大约3000-6000年前，进化峡谷中的原始野生二粒小麦种群存在种群瓶颈，遗传漂变可能是种群分化的初始原因。

分化产生的三个亚种群经历了不同的进化过程来适应生态环境:NFS种群通过提高抗病能力来适应生物胁迫；SFS2群体通过早期开花避免了生长后期高温、强辐射和干旱引起的非生物胁迫。SFS1群体通过高光强辐射耐受性直接适应非生物胁迫。最后，染色体重排的发生导致了亚群之间的生殖隔离。

本研究得到了国家重点研发计划和山东省农业良种工程的支持。

相关论文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.1920415117