小麦是我国第二大口粮作物。随着全球气候变暖和极端高温频发，高温胁迫已成为影响我国乃至全球小麦生产的主要非生物逆境因素之一，严重年份可导致小麦减产三分之一以上。培育耐热品种是应对全球气候变化、确保小麦高产稳产的最有效途径，也是世界各国当前研究的焦点和难点。近期，中国农业大学农学院教授孙其信主持完成的“小麦耐热基因发掘与种质创新技术及育种利用”项目喜获国家技术发明二等奖。这背后有怎样的故事呢？

三大技术创新缓解高温危害

中国农业大学农学院孙其信教授团队围绕小麦耐热品种培育中的种质资源筛选、基因挖掘及其育种利用等瓶颈问题，经过28年的持续研究，实现了从鉴定体系、基因挖掘、材料创制到耐热新品种培育的全面创新。主要包括：

一是创立了高效精确的小麦耐热性三级评价体系，筛选出117份有重要育种利用价值的耐热种质资源，有效地解决了耐热资源家底不清和难以准确鉴定的问题。采用细胞膜热稳定性等生理指标进行苗期室内快速筛选、通过分期播种实现对资源的田间高通量评价、借助人工升温处理进行灌浆期精准鉴定，实现了小麦耐热性鉴定的规模化、准确化和实用化。利用该体系率先完成了代表全球不同地域的1353份小麦材料的耐热性评价，筛选出117份优异耐热小麦资源，作为耐热性遗传改良的核心亲本给国内10家育种单位利用。

二是发掘了27个小麦耐热关键QTL/基因，开发了15个紧密连锁的分子标记，驱动了小麦耐热分子育种技术的创新与发展。率先利用小麦染色体代换系对耐热基因进行了染色体定位研究，发现3A、3B等染色体携带耐热主效基因位点，开创了小麦耐热遗传研究的先河；采用QTL定位策略发掘出15个耐热关键QTL，并开发了与之紧密连锁的分子标记，扭转了小麦耐热分子标记匮乏的局面；鉴定出12个具有耐热功能的重要基因，是国际上鉴定小麦耐热基因数量最多的实验室；首次明确了组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传调控在小麦热胁迫响应过程中发挥重要作用。

三是建立了小麦耐热资源创新和高效利用的技术体系，培育出以农大5181、农大212为代表的一批突破性耐热高产新品种（系），取得了显著的经济和社会效益。集成了“表型精准鉴定—分子标记追踪—轮回选择聚合”耐热育种新技术体系，使育种周期缩短3-4年，选育效率提高10%以上，创制出耐热性状突出、综合农艺性状优异的新种质82份，育成耐热高产广适小麦新品种11个。其中“农大5181”先后通过北京市、国家北部冬麦区、河北省、国家黄淮旱肥地审定，表现出显著的增产效果（附件26-28）。上述品种累计推广6399.7万亩，近三年（2017-2019）累计推广2702.8万亩。

团队在本学科主流期刊杂志上发表小麦耐热相关论文52篇，他引1121次，获国家发明专利12项，审定新品种11个，获得国家技术发明二等奖和教育部技术发明一等奖各1项。

前瞻性布局是成功的关键

中国农业大学小麦研究中心是国内最早（1991年）开展小麦耐热性研究的团队。

当时，高温热害影响在小麦育种中还没有得到足够重视，孙其信教授前瞻性地预见小麦耐热资源发掘和育种技术创新是未来应对气候变化、降低高温对小麦不利影响的核心关键，并组织团队对这个应用前景广阔但研究较薄弱的方向进行了探索。

项目之初，从耐热指标鉴选到资源评价，再到耐热的遗传基础及分子机理解析，国内都处于探索阶段。

团队成员以育种应用为导向，采用“抓住主要矛盾、各个击破”的策略，首先明确了高温胁迫影响小麦的敏感时期和关键性状，建立了耐热性评价的有效指标。有了指标，再针对耐热种质资源家底不清、可为育种利用的种质资源有限等问题，对全球具有广泛代表性的小麦种质资源进行高通量评价，筛选出优异耐热小麦资源并发放给国内多家育种单位应用，为我国小麦耐热育种工作提供了丰富的遗传资源。

团队还注重将前沿分子遗传学和生物学理论与育种实践相结合，利用连锁分析和关联分析等方法,高效发掘种质资源中蕴含的新基因和优异等位变异,在种质创新过程中充分利用遗传学研究成果，创建了表型精准鉴定、分子标记追踪与轮回选择聚合相结合的耐热育种新技术，使育种周期缩短2—3年，选育效率提高20%以上。

团队合力攻关更是成功的关键。在耐热性三年六点的高通量评价阶段，小麦研究中心全体师生出动，到各个试验点调查取样，保证了耐热性的及时准时评价。同时，通过与育种单位合作，加快了我国小麦主产区耐热种质的融入，有效减少了高温危害，保障小麦高产稳产。

据了解，此次获奖项目历经28年，实现了从评价方法、基因发掘、材料创制到耐热新品种培育的全面创新。孙其信教授提出并组织科研团队持续攻关以来，彭惠茹教授、倪中福教授以及合作单位的3位老师作为项目骨干全程参与了项目完成。如今，辛明明教授和胡兆荣副教授等年轻学术骨干将继续承接该项目，实现老中青科学家精神的接续传承。

创新是民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭源泉。孙其信教授团队将继续秉承基础和应用研究并重的发展理念，以保障我国高产优质小麦有效供给为导向，以高效精准地培育高产、优质、稳产的小麦新品种为目标，着力解决育种实践中的重大科学技术问题，引领育种领域创新发展不断向前。

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