Borrowed wisdom: bacterial genes shaped wheat’s adaptation

小麦（Triticum aestivum L.）是全球最重要的粮食作物之一，为人类提供约20%的膳食能量和25%的蛋白质。普通小麦是异源六倍体（AABBDD, 2n = 6x = 42），由A、B和D三套亚基因组组成，分别来源于三个不同的二倍体祖先物种。小麦起源于西亚新月沃地一个狭小的区域，在短短的一万年间，驯化后迅速从一地区向全世界传播，发展为全球种植面积最广的主粮作物，这其中最关键因素是普通小麦具有多倍体优势、更广的环境适应性与优良的加工品质。多倍体小麦这一特性一直是进化生物学、基因组学、遗传学和作物遗传育种学领域关注的科学问题[1~5]。而在生产实践上，随着全球气候变暖加剧，土地盐碱化、沙漠化及其他自然灾害频发，解析这一科学问题显得更加紧迫和重要。近日，河南大学宋纯鹏教授课题组发表的题为“Horizontally acquired CSP genes contribute to wheat adaptation and improvement”研究论文中[6]，首次报道了主粮作物小麦中来源于细菌的水平基因转移（Horizontal Gene Transfer, HGT）及其生物学功能，为这一重要科学问题研究提供了全新的研究思路。该研究发现，一类来源于原核生物的冷激蛋白CSP（Cold Shock Protein）基因，通过水平基因转移到主粮作物小麦及小麦族之中并在长期的进化、驯化与品种改良过程中被保留下来。该基因在小麦族中不仅具有良好的遗传稳定性，同时显著提升了现代六倍体小麦的环境适应性。同时，超表达该基因可同样提高水稻的抗逆能力和产量，进一步显示其在优化作物环境适应性方面的巨大潜力。该研究不仅深化了学界对六倍体小麦广泛适应性遗传基础的认知，更为未来利用现代转基因工程与合成生物学技术，开展作物育种与改良，提供全新的技术思路和遗传资源。