近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小麥基因資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)李甜副研究員合作參與的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)小麥重要產(chǎn)量性狀新基因，該基因?qū)π←溞∷霐?shù)、分蘗數(shù)以及單株產(chǎn)量等性狀都有明顯的調(diào)控作用，田間測產(chǎn)顯示產(chǎn)量平均增長11.9%。該成果在線發(fā)表在《科學(xué)（Science）》雜志上。

 

　　小麥?zhǔn)侨蜃钪匾募Z食作物之一，小麥增產(chǎn)對于確保糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義。小麥產(chǎn)量主要受單位面積穗數(shù)、粒重和麥穗籽粒數(shù)三個(gè)主要因素的影響，其中單位面積穗數(shù)受分蘗數(shù)影響。小麥穗部結(jié)構(gòu)能夠直接影響麥穗籽粒發(fā)育和最終產(chǎn)量。

 

　　科研人員通過圖位克隆方法定位到一個(gè)控制小麥小穗數(shù)的主效基因TaCOL-B5，該基因編碼一個(gè)CONSTANS-like家族蛋白。對其顯性等位基因TaCol-B5進(jìn)行轉(zhuǎn)基因過表達(dá)后發(fā)現(xiàn)，其過表達(dá)株系產(chǎn)量平均增長了11.9%，增產(chǎn)效果最為顯著的一個(gè)株系產(chǎn)量提高19.8%。該基因除了能夠增加小穗數(shù)，還能夠提高單株有效分蘗數(shù)，提高小麥產(chǎn)量。研究發(fā)現(xiàn)，TaCOL-B5不同等位基因編碼蛋白質(zhì)存在氨基酸位點(diǎn)突變，在與蛋白激酶TaK4反應(yīng)時(shí)出現(xiàn)了蛋白磷酸化水平差異。顯性等位基因TaCol-B5存在于二粒小麥中，目前該變異在全球小麥種質(zhì)中非常稀少。該基因的發(fā)現(xiàn)對于深入了解小麥產(chǎn)量性狀基因的作用機(jī)制具有里程碑式的意義。

 

　　麻類所張小雨博士、作科所李甜副研究員等為文章第一作者。俄克拉荷馬州立大學(xué)小麥分子遺傳實(shí)驗(yàn)室Liuling Yan教授和Brett F. Carver教授為該文通訊作者。作科所為文章合作單位。

 

　　原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm0717