小麦遗传与种质创新团队在刘大钧院士的带领下，长期致力于小麦遗传资源开发与创新、基因组学和小麦品种改良等研究。常年有博士研究生、硕士研究生、博士后研究人员、访问学者等流动研究人员约80人。2024年度针对小麦种质遗传基础狭窄的问题，围绕种质资源的遗传基础与创新、育种目标性状基因与基因组分析等研究方向，主要开展发掘、定位与克隆目标性状基因，解析性状调控分子网络，创制新种质等工作。建立“电离辐射-部分同源配对-单价染色体断裂重接”的外源新种质高通量创制技术，完善“FISH-Painting-IT标记”结合的外源染色质和小麦染色体的精准鉴定技术，引入并进一步发展小麦高通量基因编辑技术。在近缘种簇毛麦和纤毛鹅观草中发现抗赤霉病位点2个，抗白粉病位点3个、抗条锈病位点3个、抗叶锈病位点1个、杂种坏死位点1个，新合成小麦-外源物种双二倍体744份，创制了抗病、优质新种质30份；精细定位抗白粉病基因PmRc1、抗黄花叶病基因QYm.nau-5A等；克隆了簇毛麦抗白粉病基因Pm55，解析了不同等位基因抗性差异的分子遗传机制；育成参试品种10个，发表论文16篇(SCI 14篇)，申报、获批专利3件。

现任团队负责人：王秀娥  教授

一、研究进展

1. 优异种质形成遗传基础

建立小麦赤霉病、白粉病、条锈病、叶锈病抗性的规模化鉴定平台。从小麦野生近缘种簇毛麦发掘了抗赤霉病、抗条锈病、抗叶锈病和杂种坏死新位点，从纤毛鹅观草中发掘了抗赤霉病和抗白粉病等新位点FhbRc2和PmRc1，并通过染色体工程手段，将其转移到普通小麦中创制抗病新种质，丰富小麦抗病的遗传基础。

利用硬粒小麦、簇毛麦和二者合成的双二倍体未成熟种子的转录组数据分析，揭示了剂量效应基因调控合成六倍体小麦籽粒发育并影响籽粒大小的分子机制，为提高小麦产量提供了新思路。对黄淮麦区培育的小麦品种进行GWAS分析，解析了重要育种骨干亲本形成的遗传学基础，鉴定到了黄淮麦区育种正向选择、固定下来的基因组区段，对定向改良其他麦区的产量和抗病性状提供了重要参考。

克隆了簇毛麦抗白粉病基因Pm55，解析了不同等位基因抗性差异的分子遗传机制。克隆了簇毛麦中抗旱和抗盐胁迫SnRK2。

2. 优异种质设计技术

构建“电离辐射-部分同源染色体配对-单价染色体断裂重接”外源种质高通量创制技术，完善“FISH-Painting-IT标记”的外源染色质精准鉴定技术，实现小麦远缘种质的有效利用。优化了小麦A、B和D三个亚基因的染色体涂染技术；开发寡核苷酸探针套#7(ONPM#7)，构建了50个彩色小麦的核型，揭示了我国紫粒小麦的染色体多样性特点，为进一步研究和应用提供了重要参考。

基于不依赖遗传转化的小麦高通量基因编辑技术，通过优化大麦条纹花叶病毒BSMV的递送方式，突破原有体系只能同时编辑两个基因的限制，实现了单次接种编辑三个或以上数量的基因的高效多基因编辑。并以该多基因编辑方法为基础实现了TaGW2、TaGW7和TaGASR7等多个调控籽粒大小的基因优势等位聚合。

3. 作物优异新种质创制

通过远缘杂交和染色体工程技术，创制新合成多倍体744份（小麦-山羊草属2份，小麦-簇毛麦740份，小麦-纤毛鹅观草2份）；创制涉及不同野生物种的染色体结构变异体30份，其中涉及携带簇毛麦抗条锈病Pm3V的新种质10份，携带簇毛麦抗小麦白粉病Pm4VL和Pm3VS各1份，携带簇毛麦成株抗小麦条锈病Yr7VS的1份。携带纤毛鹅观草抗赤霉病FhbRc1的5份、FhbRc2的3份，携带抗条锈病YrRc1的5份，携带抗白粉病PmRc1的5份。

创制了携带有簇毛麦5VS软质基因的新种质1份。

4. 作物新品种培育与应用

育成绿色、优质、高产协调的南农系列新品系10份，包括南农29、南农28等，相继参加各级中试，具体情况如下：

二、科研产出

1. 发表SCI论文

[1] Lu, C.T.,# Du, J.,# Chen, H.Y., Gong, S.J., Meng, Meng, X.r., Zhang, T., Fu, B.S., Molnár I., Holušová, K., Said, M.,  Xing, L.P., Kong, L.N., Doležel J., Li, G.Y., Wu, J.Z., Chen, P.D., Zhang, R.Q. Wheat Pm55 alleles exhibit distinct interactions with an inhibitor to cause different powdery mildew resistance. (2024). Nature communications, 13;15(1):503

[2] Liu, J., Wei, L.Y., Wu, Y.R., Wang, Z.K., Wang, H.Y., Xiao, J., Wang* X.E and Sun L.,*. Characterization of sucrose nonfermenting-1-related protein kinase 2 (SnRK2) gene family in Haynaldia villosa demonstrated SnRK2.9-V enhances drought and salt stress tolerance of common wheat. (2024). BMC Genomics, 25:209

[3] Li W.,#, Wei Y.,# Jin, Y.Y., Chen, H.Y., Kong, L.N., Liu, X.X., Xing, L.P., Cao, A.Z., and Zhang, R.Q. Breeding Soft Durum Wheat through Introgression of the T5AL・5VS Translocated Chromosome. (2024). Agronomy, 14:248

[4] Hou,F., Chen, H.Y., Zhang, T., Jin, Y.Y., Kong, L.N., Liu, X.X., Xing, L.P., Cao, A.Z., Zhang, R.Q. Introgression of an all-stage and broad-spectrum powdery mildew resistance gene Pm3VS from Dasypyrum villosum chromosome 3V into wheat. （2024）. Plant Dis. 108(7):2073-2080

[5] Wei Y., # Zhang #, T., Jin, Y.Y., Li, W., Kong, L.N., Liu, X.X., Xing, L.P., Cao, A.Z., Zhang, R.Q. Introgression of an adult-plant powdery mildew resistance gene Pm4VL from Dasypyrum villosum chromosome 4V into bread wheat. (2024). Frontiers in plant science, 20:15:1401525

[6] Hou , F., Jin , Y.Y., Hu, J., Kong, L.N., Liu, X.X., Xing, L.P., Cao, A.Z., Zhang, R.Q. Transferring an Adult-Plant Stripe-Rust Resistance Gene Yr7VS from Chromosome 7V of Dasypyrum villosum (L.) to Bread Wheat. (2024). Plants, 13(13):1875

[7] Ni, J.Y., # Dong Z.J.,#  Qiao, F.Y., Zhou, W.H., Cao A.Z.,* Xing L.P*. Phylogenetic analysis of wall associated kinase genes in Triticum and characterization of TaWAK7. (2024). Plant Disease, 108(5):1223-1235

[8] Liu Y.Q.,# , Liu J.H.,# Huang, Z.P.,  Fan, K.W., Guo, X.S.,  Xing L.P.,* Cao A.Z.,*. Phenotypic characterization and gene mapping of hybrid necrosis in Triticum durum-Haynaldia villosa amphiploids, Theoretical and applied genetics ,15;137(8):185.

[9] Yu, Z.Y., Cui, B.F., Xiao, J., Jiao W., Wang, H.Y., Wang, Z.K., Sun, L., Song, Q.X., Yuan  J.Y.,*, Wang X.E. *. Dosage effect genes modulate grain development in synthesized Triticum durum-Haynaldia villosa allohexaploid. (2024). Journal of Genetics and Genomics, 51(10):1089-1100

[10] Li , H.S., Yang , Z.H., Li ,  S.X., Elfanah , A.M.S., Abdelkhalik, S., Tang , X., Yin, J.,  Ding, M.L., Liu , K., Yang, M.J., Wang, X.E. Stigma and Glume Characteristics Synergistically Determine the Stigma Exsertion Rate in Thermo-Photo-Sensitive Genic Male Sterile Wheat. (2024), Plants, 13(16):2267

[11] Song, R.R., Zhang, D.H., Yang, J.X., Cheng, Y.F., Song, X.Y., Zhao, W.P., Xia, M.S., Zhang, Y., Wei, L.Y., Cheng, M.H., Wang, W., Sun, L. Wang, H.Y., Wang X.E.,# Xiao J.#. Identification and transferring of a new Fusarium head blight resistance gene FhbRc2 from Roegneria ciliaris 3ScL chromosome arm into common wheat. (2024). The Crop Journal,

[12] Jiao, C.Z*, Wen, M.X*, Jing, X., Garg,V., Zhou, C.Q., Chen, L.Y., Xu, F.F., Hao, C.Y.,  Xiao, J., Wang, H.Y., Varshney, R.K., Zhang, X.Y., Wang, X.E.#. Accumulation of beneficial haplotypes in Huang-Huai-Hai wheat region and its application in molecular breeding. (2024), Journal of Integrative Agriculture

[13] Zhang, J.L., Jie, Y.Z., Yan, L.J., Wang M.M, Dong, Y.L., Pang, Y.F., Ren, C.C., Song, J., Chen, X.D., Li, X.J., Zhang, P.P., Yang, D.Y., Zhang, Y., Qi Z.J.,* and Ru Z.G*. Development and identifcation of a novel wheat-Thinopyrum ponticum disomic substitution line DS5Ag(5D) with new genes conferring resistance to powdery mildew and leaf rust. (2024). BMC Plant Biology

[14] Cheng, M., Zhang, H., Zhang, Y., Tang, X., Wang, Z., Zhang, X., Song, X., Li, X., Cui, H., Wang, T., Song, R.R., Xiao, J., Wang, H. y., Wang, X.E. (2024). Cytological mapping of a powdery mildew resistance locus PmRc1 based on wheat-Roegneria ciliaris structural rearrangement library. Theoretical and Applied Genetics 137, 276.

1. 获批专利

[1]. 一个普通小麦分蘖角度控制基因TaTB1-2-A 及其编码的蛋白。授权专利号：ZL202310614656.1，完成人：王秀娥，徐涛，隋新莹，肖进，袁春霞，王宗宽，孙丽，王海燕。公告日：2024年2月2日

[2]. 一个小麦黄花叶病抗病基因TaRx-2D 及其编码的蛋白和应用。授权专利号：ZL202311656797.6，完成人：王秀娥，肖进，陈一鸣，孔德卉，王海燕，袁春霞。公告日：2024年3月8日

[3]. 一个普通小麦分蘖角度调控基因tata1-6d 的克隆和应用。授权专利号：ZL2024104308852，完成人：王秀娥，欧平和，徐涛，王衍冲，肖进，袁春霞，孙丽，王宗宽，王巍，王海燕。公告日：2024年7月12日

2. 成果转让

优质绿色小麦新品种选育技术，转让对象：安徽神丰农业科技有限公司。