3月12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)正向克隆到小麥籽粒千粒重調(diào)控的關(guān)鍵基因 TaWUS-like-5D ，闡明了該基因通過負(fù)調(diào)控小麥籽粒蔗糖代謝和T6P信號途徑而降低蔗糖轉(zhuǎn)化利用以及籽粒灌漿水平的分子機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。
蔗糖和T6P是調(diào)控小麥籽粒發(fā)育和灌漿的兩個關(guān)鍵信號分子，其在小麥籽粒中的運(yùn)輸、卸載和代謝調(diào)控對籽粒淀粉的形成和填充起著關(guān)鍵性作用。因此，深入解析小麥籽粒中蔗糖和T6P的代謝調(diào)控對產(chǎn)量性狀形成的影響及其分子作用機(jī)理，有助于為小麥高產(chǎn)育種及遺傳改良提供新思路。
研究團(tuán)隊(duì)通過全基因組關(guān)聯(lián)分析，結(jié)合千粒重極端混池測序分析和基因表達(dá)分析，定位并鑒定到一個調(diào)控小麥千粒重的關(guān)鍵基因 TaWUS-like-5D ，該基因在小麥早期發(fā)育籽粒（5-10d）的糊粉層、維管系統(tǒng)以及胚乳組織中優(yōu)勢表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)該基因可顯著抑制小麥籽粒中蔗糖的降解和運(yùn)輸、T6P糖信號通路以及激素合成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平，進(jìn)而影響蔗糖向淀粉的轉(zhuǎn)化和利用，降低籽粒的灌漿水平，最終引起籽粒千粒重和產(chǎn)量的顯著下降。該研究揭示了小麥籽粒發(fā)育過程中蔗糖與T6P信號途徑間的互動應(yīng)答與反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，加深了對小麥籽粒灌漿機(jī)制和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的理解，為小麥種質(zhì)遺傳改良提供了新視角和靶點(diǎn)。
作科所副研究員劉紅霞為論文第一作者，張學(xué)勇研究員、郝晨陽研究員和劉紅霞副研究員為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、農(nóng)業(yè)生物育種專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.70015
