小麦是全球最重要的粮食作物之一，但由于基因组复杂、遗传操作困难，其功能基因组学和分子育种研究严重滞后于水稻、玉米等作物。突变体库在模式作物的功能基因组学研究中发挥了重要的作用，小麦研究者对可基因检索的小麦诱变突变体库有迫切的需求。
2023年3月21日，中国科学院遗传与发育生物学研究所联合河北师范大学、北京大学、河北省农林科学研究院、鲁东大学和成都天成未来生物科技公司等，在Plant Communications杂志上在线发表了题为“Boosting wheat functional genomics via an indexed EMS mutant library of KN9204”的研究论文（DOI:10.1016/j.xplc.2023.100593），建立并系统评价了冬小麦科农9204的EMS突变体库，提出了一种突变体库结合多维组学数据加速小麦功能基因挖掘与调控机制解析的研究策略。
科农9204是遗传发育所农业资源中心李俊明研究员利用八倍体小偃麦培育的高产小麦品种，目前以科农9204为亲本已经选育出了科农199、冀5265、科农2011和石麦28等主栽品种。近期，遗传发育所多个团队完成了科农9204的全基因组测序和从头组装，在全基因组水平解析了科农9204氮高效分子调控机理 (Shi et al., 2022 Molecular Plant)。科农9204农艺性状优良，系谱清楚，氮素利用效率高，拥有高质量参考基因组（是目前唯一含有1BL/1RS易位的基因组）和大量转录组、表观基因组、QTL定位数据，是进行功能基因组研究和诱变育种改良的理想选择。
研究团队在科农9204中构建了包含2090个株系的EMS突变体库，突变体库在各种发育性状观察到高频率和广泛的表型变异。通过靶向科农9204基因组的探针进行全外显子组捕获测序，发现基因组98.79%的编码基因发生突变。突变体库产生了很多产量和农艺性状关键基因的新等位基因变异，在黑麦来源1BS区段也产生了大量突变，这些关键基因/区段的变异在拓宽种质资源和育种应用中具有重要潜力。接着，研究团队进行了小麦转录因子家族的全基因组鉴定，系统地筛选出多个潜在影响小麦耐旱性或耐盐性的NAC转录因子。通过转录组测序并结合前期科农9204中已有的多维表观基因组学数据，对3个NAC转录因子参与小麦非生物胁迫耐受性的分子机制和潜在的靶基因进行了解析。研究表明，利用科农9204突变体库并结合科农9204背景多维组学数据，能够快速有效地进行基因功能研究，有助于研究DNA变异对基因表达、转录调控网络、潜在相互作用蛋白等的影响，有力推动小麦功能基因挖掘及调控机制解析研究。
图：科农9204突变体库变异分析与NAC转录因子调控机制解析
遗传发育所肖军研究员、贺飞研究员、李俊明研究员和河北师范大学刘西岗研究员为论文通讯作者，助理研究员王冬至、李永鹏与博士生王豪杰、徐永欣、杨一曼为共同第一作者。该研究得到了中国科学院战略重点项目、中国科学院网络安全与信息研究计划项目、国家重点研究与发展计划项目和中国博士后科学基金等项目的资助。
科农9204突变群体的变异检索数据库链接： http://kn9204.molbreeding.com/
