6月3日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小麥育種新技術(shù)及應(yīng)用創(chuàng)新團隊克隆了調(diào)控小麥籽粒與旗葉形態(tài)的關(guān)鍵新基因RG1，揭示了該基因調(diào)控小麥籽粒、旗葉大小和形態(tài)變異的分子機制。該研究為小麥高產(chǎn)育種提供了重要基因資源和理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《中國科學(xué)：生命科學(xué)（Science China Life Sciences）》上。

 

　　籽粒形態(tài)和大小是影響小麥粒重的主要決定因素，旗葉是籽粒發(fā)育過程中光合同化物的主要來源，籽粒和旗葉形態(tài)與小麥產(chǎn)量密切相關(guān)。因此，挖掘調(diào)控籽粒與旗葉形態(tài)的關(guān)鍵基因，解析其分子調(diào)控通路，可以為小麥高產(chǎn)育種提供理論依據(jù)和基因資源。

 

　　研究團隊篩選鑒定到一個冬小麥品種“中麥175”的突變體，該突變體籽粒變圓且小、旗葉短且株高降低。通過群體表型和基因型分析，鑒定到引起突變體籽粒和旗葉形態(tài)改變的關(guān)鍵基因RG1。該基因編碼含有vWA 特殊結(jié)構(gòu)域的功能未知蛋白，其關(guān)鍵氨基酸變異使籽粒和旗葉形態(tài)改變。進一步研究發(fā)現(xiàn)，RG1蛋白與單萜合成途徑的關(guān)鍵酶互作，調(diào)控植株內(nèi)源赤霉素和脫落酸水平，進而影響小麥籽粒、旗葉的大小和形態(tài)。同時，研究人員還利用自然變異群體鑒定到調(diào)控籽粒形態(tài)及粒重的優(yōu)異單倍型。該研究為小麥和其他禾本科作物籽粒大小和粒重改良提供理論基礎(chǔ)和基因資源。

 

　　北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院陳時盛教授團隊利用其它背景突變體得到了與本研究相似的結(jié)論，研究成果以背靠背形式同期發(fā)表在《Science China Life Sciences》雜志。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所劉志勇教授團隊也克隆和闡析了該基因，研究成果同步在線發(fā)表在《The Crop Journal》雜志。

 

　　作科所博士后周春云為該論文的第一作者，作科所劉錄祥研究員和熊宏春副研究員為論文的共同通訊作者。該研究得到科技創(chuàng)新2030-重大項目、國防科工局核能開發(fā)項目、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

 

　　原文鏈接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-024-2629-1

 

　　同步發(fā)表的兩篇論文鏈接：

 

　　https://doi.org/10.1007/s11427-024-2620-7

 

　　https://doi.org/10.1016/j.cj.2024.05.008