中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作科所發(fā)現(xiàn)調(diào)控小麥籽粒與旗葉形態(tài)的新基因

　　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(tuán)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(jī)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(tuán)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(jìn)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(jìn)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(tuán)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(tuán)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