解析产量性状及耐逆性的遗传基础是通过分子手段实现小麦高产稳产的重要前提。该研究以小麦自然群体、加倍单倍体群体及衍生系群体为材料，在水、旱、热及旱加热四种处理环境下对重要农艺性状进行鉴定，结合利用小麦660K SNP芯片，旨在：（1）发掘环境稳定性产量相关位点，（2）发掘广适性相关位点，（3）分析高产性与耐逆性的遗传关系及其对小麦改良的影响。

    该研究中，旱胁迫对小麦穗粒数的影响大于热胁迫，对有效穗数及单株产量的影响小于热胁迫，两者对千粒重的影响无显著差异，旱加热胁迫对小麦各产量相关性状的影响最大。通过全基因组关联分析获得295个关联位点，其中包括环境稳定性位点及广适性位点（Fig 1），其中22个位点与连锁分析结果重合。进一步分析发现多个与耐旱系数及耐热系数均相关的位点与耐旱热系数无显著相关，说明旱加热胁迫不仅仅是两种胁迫的简单相加，小麦对于多重胁迫的响应可能涉及不同的分子机制。此外，该研究发现6个位点不仅与产量相关，同时与耐逆性相关，然而这些位点与两者的遗传效应均相反，体现了高产与耐逆性在遗传上的平衡关系。

    该研究进一步通过单倍型区块分析锁定候选区间，对区间内基因进行注释，发现重要广适性相关候选基因。其中，TraesCS6A02G124100和TraesCS6A02G124200不仅与单株产量相关，同时与多种耐逆性相关，两者为旁系同源基因，转录组数据表明，两者在旱、热及旱加热处理下表达量均显著下调，因此对该基因进行深入分析有望揭示作物高产与耐逆之间平衡关系的分子机制。

    此外，该研究对自然群体及两个衍生系群体进行选择性清除分析，发现该研究中30.7%的产量相关位点可能受到了育种选择，其中对于环境稳定性或广适性位点的选择几率较大。此外，作者发现4个位点同时与产量及耐逆性相关，对这些位点的单倍型及等位基因频率分析结果表明，产量相关优异等位基因或单倍型的频率随育种年代逐渐升高，反之，耐逆性相关优异等位基因或单倍型的频率随育种年代逐渐下降（Fig 2），此结果与表型变化趋势一致，意味着在我国小麦育种进程中，对于高产相关基因的强烈选择可能影响了耐逆性优异单倍型的传递。

    当前全球气候多变，极端气候频发，如何利用分子设计育种的思路改良育种选择模式，在高产的同时提高小麦品种稳产性，从而保障粮食安全备受关注，该研究从稳定性及广适性的角度解析小麦产量、耐旱性及耐热性的遗传基础，获得重要遗传位点及候选基因，并采用多种群体分析性状间遗传相关性及育种选择方向，为小麦重要基因功能研究及育种改良提供重要参考及技术支撑。

    近日，《Plant Cell & Environment》杂志在线发表了这一研究成果（doi: 10.1111/pce.13577）。中国农业科学院作物科学研究所景蕊莲研究组李龙博士为论文的第一作者，景蕊莲研究员为论文的通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金（31461143024）和国家重点研发计划（2017YFD0300202）资助。