近日，西北農(nóng)林科技大學農(nóng)學院許盛寶教授團隊在《The Plant Journal》上發(fā)表了題為“Integration of genome-wide association study, linkage analysis, and population transcriptome analysis to reveal the TaFMO1-5B modulating seminal root growth in bread wheat”的研究論文，挖掘到一個新的調(diào)控小麥苗期根系生長的基因—TaFMO1-5B，并評估了其對農(nóng)藝性狀的影響，為小麥根系結(jié)構(gòu)的遺傳改良提供了新的基因資源。

 

　　本研究利用實驗室前期獲得的406份遺傳多樣性豐富的六倍體小麥材料苗期根系轉(zhuǎn)錄組和表型數(shù)據(jù)（Wang et al. 2022），通過全基因組關(guān)聯(lián)分析鑒定到一個新的調(diào)控小麥苗期根系生長的QTL—QTrl.Rs-5B（5B: 530.23—531.82 Mb），并用兩個F5:6分離群體驗證了該位點的功能。

 

　　該QTL區(qū)間內(nèi)共有18個基因表達，其中TraesCS5B02G350700的表達量與總根長和根表面積顯著負相關(guān)，且表達量在兩種單倍型間存在顯著差異，因此將其確定為該區(qū)間內(nèi)的候選基因。TraesCS5B02G350700是擬南芥AtFMO1的同源基因，該基因編碼含黃素單加氧酶1，將其命名為TaFMO1-5B。利用病毒介導的基因沉默技術(shù)（BSMV-VIGS和TRV-VIGS）驗證了TaFMO1-5B對小麥苗期根系發(fā)育的調(diào)控功能。

 

　　此外，多環(huán)境的田間表型數(shù)據(jù)表明QTrl.Rs-5B的優(yōu)勢單倍型QTrl.Rs-5BHapB可改良小麥株型和產(chǎn)量性狀，其頻率在現(xiàn)代小麥栽培種中上升，具有較大的育種應用潛力。

 

　　本研究鑒定到1個調(diào)控小麥苗期根系生長的QTL—QTrl.Rs-5B，并利用群體轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)TaFMO1-5B是位點區(qū)間內(nèi)調(diào)控小麥苗期根系生長的基因，農(nóng)藝性狀分析表明其亦可改良株型和產(chǎn)量相關(guān)性狀，為小麥根系結(jié)構(gòu)遺傳改良提供了重要基因資源和分子工具。本研究數(shù)據(jù)存放于小麥基因型和表型數(shù)據(jù)庫（http://resource.iwheat.net/PWGBD/），并提供下載。

 

　　西北農(nóng)林科技大學農(nóng)學院王曉明副教授和許盛寶教授為該論文的共同通訊作者，博士生趙鵬、已畢業(yè)碩士生馬秀云和已畢業(yè)本科生張睿澤（現(xiàn)為南卡羅來納大學博士生）為論文共同第一作者，吉萬全教授和史雪老師對該工作進行了指導和幫助，碩士生程明珠、牛亞鑫參與了該課題研究。本研究得到中國博士后科學基金特別資助（2021T140566）項目和西北農(nóng)林科技大學高性能計算平臺的支持。

 

　　論文地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16432