穗发芽是威胁全球粮食安全的重大自然灾害，每年造成超过10亿美元损失。气候变化导致收获季降水格局改变，加剧了这一问题。培育适应性抗性品种迫在眉睫，但传统育种依赖单一优势单倍型，常因地域气候差异受限。事实上，关键基因在进化中积累了丰富的单倍型变异，其分布常与地理气候梯度紧密耦合，形成“一个基因，多套方案”的遗传工具箱，为精准区域性适配提供可能。作物广适性抗性常源于多个基因优良单倍型在特定气候区形成的最佳频率组合。解析这种“多基因单倍型组合—环境”对应关系，能解码抗性地域适应性成因，推动育种从“寻找通用解”迈向“为环境定制专属解”。
2026年5月7日，中国科学院遗传与发育生物学研究所肖军团队联合崖州湾国家实验室田志喜团队、华南农业大学储成才团队在国际知名期刊Advanced Science上合作发表了题为Introgressed Variation in TaMYB7-A1 Drives Graded Dormancy and Climate-Adaptive Pre-Harvest Sprouting Resistance in Wheat的研究论文。该研究成功克隆小麦穗发芽抗性基因TaMYB7-A1，并系统解析了“一个基因，多套方案”的实现路径，从分子功能、单倍型分化、地理分布及适应性组合等多维度，为“多基因单倍型工具箱”驱动气候适应性提供了关键证据。
研究发现，TaMYB7-A1是调控小麦种子休眠与穗发芽抗性的关键枢纽。不同于依赖单一优势等位变异的基因，TaMYB7-A1进化出功能强弱不同的系列单倍型。其中，强效等位单倍型TaMYB7-A1Hap-1起源于野生近缘种，通过基因渗入进入栽培小麦。功能研究表明，其启动子区MITE转座子插入与编码区关键氨基酸替换，共同增强基因表达与蛋白活性，通过激活ABA信号通路核心因子TaABI5，精细调控种子休眠强度。这种“启动子+编码区”双重变异，使该基因在全球种质中呈现连续休眠表型梯度。
TaMYB7-A1单倍型定义的抗性梯度并非随机分布，而是与全球主要麦区收获季降水量梯度高度吻合。这表明，在长期自然与人工选择下，适应干旱、半湿润、湿润等不同降水环境的最佳单倍型被筛选固定，完美诠释了“单倍型分布与地理气候梯度紧密耦合”的进化逻辑。
研究进一步揭示，以TaMYB7-A1为代表的关键基因，其不同单倍型在群体中并非孤立存在，而是与其它抗性基因（如TaAIRP2-A1和TaMYB10-D1）的特定单倍型协同出现，在特定气候区形成特征性的“多基因单倍型频率组合”。这种组合模式是作物形成广适性、实现环境精准匹配的群体遗传基础。它标志着对复杂性状的理解，从寻找单一“王牌”基因，深化到解码群体水平的“最优单倍型组合”规律。应用上，将TaMYB7-A1Hap-1通过分子标记辅助选择导入高产小麦品种，可显著提升穗发芽抗性而不牺牲产量，打破了“抗性与产量”间的遗传权衡。
本研究不仅克隆了兼具育种与基础研究价值的关键基因，更通过TaMYB7-A1范例，描绘了一个基因如何通过渗入变异、功能强化、形成表型梯度并适应不同气候的进化故事，为理解作物复杂性状适应性进化提供了新范式。它将抗性育种从依赖“通用解”，引向基于“多基因单倍型组合-环境”对应关系的“精准设计”新路径，为应对气候变化、保障粮食安全提供了强有力的遗传学工具和理论框架。这为“设计育种”绘制了关键“导航图”：通过解析目标生态区气候特征，从已知“多基因单倍型工具箱”中主动选择并聚合最适配的等位变异组合，为不同地区“定制”高抗、高产且气候韧性的优良品种。
遗传发育所博士毕业生王豪（现崖州湾国家实验室田志喜团队博士后）、王冬至助理研究员（现崖州湾国家实验室青年科学家）、博士毕业生郭雅菲、郑琪研究员、张敏副研究员为论文共同第一作者。肖军研究员、田志喜研究员、储成才教授、王冬至助理研究员为共同通讯作者。遗传发育所鲁非研究员、英国约翰·英纳斯中心Cristobal Uauy研究员、中国农业科学院作物科学研究所张学勇研究员、北京大学现代农学院陈苑研究员、山东农业大学张宪省教授等为本研究提供了重要指导。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市杰青项目、中国科学院战略性先导科技专项等项目资助。
TaMYB7-A1基因渗入变异驱动小麦穗发芽抗性与降水适应性的调控模型
