研究背景：揭開(kāi)燕麥“皮”與“裸”的遺傳之謎

燕麥 (Avena sativa L., 2n=6x=42, AACCDD) 作為全球重要的糧飼兼用型作物，在保障全球糧食安全和緩解畜牧業(yè)飼料短缺問(wèn)題中發(fā)揮著重要作用。根據(jù)成熟后的穎殼（外殼）是否緊密包裹籽粒，栽培燕麥分為皮燕麥（hulled）與裸燕麥（hulless）兩大類型。皮燕麥的籽粒被堅(jiān)硬且高度木質(zhì)化的穎殼緊密包裹，通常需脫殼處理后方可食用，適合機(jī)械收割及飼用，在歐美等地廣泛種植。裸燕麥籽粒易脫落穎殼，主要在中國(guó)種植，因其具有高蛋白、高膳食纖維、低糖低脂等健康特性，而廣受到消費(fèi)者青睞。但長(zhǎng)期以來(lái)，皮燕麥與裸燕麥形態(tài)、營(yíng)養(yǎng)、適應(yīng)性等性狀差異的遺傳基礎(chǔ)不清楚，尤其是在大規(guī)模群體的表型評(píng)價(jià)與結(jié)構(gòu)變異研究等方面非常有限。因此，解析皮裸燕麥重要農(nóng)藝性狀形成和環(huán)境適應(yīng)性差異的遺傳基礎(chǔ)對(duì)于皮裸燕麥種質(zhì)資源的高效利用以及燕麥品種的精準(zhǔn)改良與分子設(shè)計(jì)育種具有重要意義。

近日，中國(guó)植物學(xué)會(huì)理事、河北大學(xué)杜會(huì)龍教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊Cell Reports在線發(fā)表了題為Genomic insights into the divergence between hulled and hulless oats的研究論文，結(jié)合裸燕麥品種“品燕6號(hào)”的高質(zhì)量基因組和431份全球燕麥種質(zhì)資源的基因型圖譜，解析了皮燕麥與裸燕麥的演化歷史，揭示了大尺度結(jié)構(gòu)變異（Structural Variation, SV）在皮裸燕麥種群分化、環(huán)境適應(yīng)性演化以及重要農(nóng)藝性狀差異等方面的重要作用，并鑒定到了控制皮裸燕麥穎殼中木質(zhì)素積累的重要候選基因，為燕麥功能基因組學(xué)和分子設(shè)計(jì)育種研究提供了重要資源（圖1）。

圖1研究概況

本研究為燕麥功能基因組與設(shè)計(jì)育種研究提供了關(guān)鍵的基因組資源和理論基礎(chǔ)。高質(zhì)量基因組、皮裸燕麥結(jié)構(gòu)變異圖譜、全球種質(zhì)基因型圖譜以及AsMC1等功能基因的挖掘，不僅填補(bǔ)了燕麥從“皮”到“裸”分化機(jī)制的研究空白，也為后續(xù)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、易脫殼、耐逆的燕麥新品種分子育種奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

隨著基因組育種技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，燕麥有望在保障糧食安全、健康營(yíng)養(yǎng)和草業(yè)發(fā)展中發(fā)揮更大作用。河北大學(xué)燕麥研究團(tuán)隊(duì)也將繼續(xù)面向國(guó)家戰(zhàn)略需求，通過(guò)基因組育種技術(shù)突破六倍體燕麥高效的分子育種體系，加快燕麥優(yōu)異基因的聚合并極大地縮短高產(chǎn)優(yōu)異燕麥新品種的育種周期，推動(dòng)燕麥從實(shí)驗(yàn)室走向田間地頭的創(chuàng)新轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)我國(guó)燕麥分子智能設(shè)計(jì)育種的“彎道超車”，解決我國(guó)飼用燕麥長(zhǎng)期處于供不應(yīng)求且對(duì)外依存度高的“卡脖子”問(wèn)題。

河北大學(xué)青年教師李偉、博士研究生劉佳楠、青年教師劉寧坤、碩士生梁韓飛（現(xiàn)為中國(guó)農(nóng)科院博士研究生）、山西農(nóng)大張麗君教授、河北大學(xué)青年教師孫慶彬為該論文共同第一作者，河北大學(xué)杜會(huì)龍教授為論文的通訊作者。河北大學(xué)鞏志忠教授、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所梁承志研究員、福建農(nóng)林大學(xué)陳倬教授對(duì)本研究給予了指導(dǎo)。定西農(nóng)科院劉彥明研究員，中國(guó)農(nóng)科院吳斌副研究員在種質(zhì)資源收集等方面提供了重要幫助。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程和河北省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

論文信息：Wei Li, Jianan Liu, Ningkun Liu, Hanfei Liang, Lijun Zhang, Qingbin Sun, Wei Yan, Minghao Li, Xingyu Liu, Yange Yun, Qinghong Zhou, Cailian Du, Yujie Qin, Hongyu Zhang, Longsheng Xing, Qiang He, Zhizhong Gong, and Huilong Du. Genomic insights into the divergence between hulled and hulless oats [J]. Cell Reports 2025. https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(25)00826-5