2026年8月11日，国际期刊Cell在线发表高海拔作物育种领域里程碑式成果！兰州大学刘建全教授作为核心共同通讯作者，联合中国农业科学院、西北农林科技大学、澳大利亚默多克大学等多家顶尖科研单位，攻克困扰高海拔农业数十年的育种难题，成功解锁苦荞高海拔适应与高产协同改良的核心遗传密码，为极端环境作物种质创新与分子育种开辟全新路径。
研究背景：高海拔农业的世纪育种瓶颈
苦荞（Fagopyrum tataricum）起源于喜马拉雅地区，是高海拔冷凉山区重要的粮食作物，富含黄酮等生物活性物质，对保障当地粮食与营养安全、带动特色产业发展具有重要作用。然而，喜马拉雅地区强烈的紫外线和低温环境对作物生长形成双重胁迫，进一步加剧了抗逆与高产难以兼顾的矛盾。因此，如何突破这一育种瓶颈，创制适宜高海拔地区种植的高产优质新种质，已成为苦荞产业亟待解决的关键问题。
核心突破：历时十年，解码“高原密码”
研究团队历时10余年，持续深入我国中西部及喜马拉雅地区开展野生荞麦资源考察，收集野生资源2000余份，基本摸清了我国野生荞麦资源的分布“家底”。
在此基础上，团队取得四大关键突破：
突破一：构建苦荞泛基因组与高分辨率变异图谱
团队基于包括自主培育的广适、高产、稳产新品种“中苦3号”在内的16份代表性种质，构建了苦荞泛基因组，并整合来自15个国家和地区的994份苦荞种质资源的遗传变异信息，建成高分辨率变异图谱。
分析发现：喜马拉雅野生苦荞保留了更高的遗传多样性和更多的特有结构变异——这正是栽培苦荞在驯化过程中丢失的“高原密码”，为发掘环境适应基因和产量改良位点提供了宝贵的遗传资源。
突破二：找回丢失的“高原适应基因“FtRNH”
团队从野生苦荞特有结构变异中鉴定到关键基因FtRNH。该基因在苦荞驯化过程中，因与邻近受选择基因组区域紧密连锁而被“一并丢弃”，导致所有栽培苦荞中均缺失该基因。
研究发现，FtRNH可通过清除细胞内过量堆积的、阻碍基因正常表达的异常核酸结构，减轻紫外线和低温造成的DNA损伤，从而显著提高苦荞的高海拔适应性——这是野生苦荞在极端环境中生存的“秘密武器”。
突破三：锁定高产核心靶点FtPLATZ3
团队同时鉴定到调控籽粒大小的关键基因FtPLATZ3，发现该基因启动子区域的插入变异以及FtPLATZ家族同源基因拷贝数增加，均可促进籽粒发育，使籽粒大小提高约10%，为苦荞高产育种提供了明确的分子靶标。
突破四：优异基因精准聚合，增产25%
团队将野生苦荞中的FtRNH、地方种质中的大籽粒FtPLATZ3单倍型及更多FtPLATZ同源拷贝进行聚合，通过杂交、回交和分子标记辅助选择，成功创制出兼具高海拔适应性和大粒高产特性的苦荞新种质。
在高海拔条件下，新种质较对照品种增产约25% ——这一数字背后，是喜马拉雅山区无数农户实实在在的粮食安全与收入提升。
该成果不仅填补了高海拔特色作物泛基因组育种空白，更为全球极端环境作物种质创新、野生优异基因挖掘与利用提供了可复制、可落地的全新育种范式。
学者风采｜刘建全：扎根高原的进化生态学领军学者
刘建全 兰州大学教授、院长、国家杰青，长期深耕进化生态学、极端环境生物适应机制、物种杂交演化、作物种质基因组育种前沿领域。从业三十余年，他始终扎根青藏高原等艰苦区域开展野外资源调查与生态实验，深耕基础理论创新与农业应用转化双向赛道。在学术层面，率先建立同倍性杂交物种形成分子遗传模型、染色体演化研究新体系，系统解析高原物种极端适应的进化机制；在应用层面，深耕作物种质创新，培育多个植物新品种，打通基础研究服务农业育种的最后一公里。科研成果丰硕，先后斩获国家自然科学二等奖、教育部自然科学一等奖、教育部十大科技进展、中国青年科技奖等重磅荣誉；长期入选高被引学者，以通讯作者在Cell、Science、Nature Genetics、Nature Climate Change等顶刊发表论文200余篇，总被引超2.5万次，担任多个国际主流期刊副主编、编委，是国内进化生态与作物基因组育种领域的标杆性领军人才。
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