The Crop Journal | 贾继增研究团队发现影响小麦抽穗期的新基因

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抽穗期是影响小麦高产、稳产和适应性的重要农艺性状之一。适宜的抽穗期不仅可以使小麦减少甚至避免倒春寒危害，而且还可以延长灌浆期从而提高产量。目前已知的影响小麦抽穗期的基因主要为春化基因（Vrn1、Vrn2和Vrn3）和光周期基因（Ppd），研究证明这两类基因具有一因多效性。MIKC型MADS-box家族基因是植物基因组中广泛存在的一类转录因子，在调控花器官发育和花形态建成方面有重要作用，但该类基因对抽穗期的影响却鲜有报道。

近日，中国农业科学院小麦基因资源研究团队在The Crop Journal在线发表了题为“Wheat MADS-box gene TaSEP3-D1 negatively regulates heading date”的研究论文，探讨了MADS-box 家族基因 TaSEP3-D1在小麦中的结构变异、组织表达和优异单倍型对抽穗期和产量的影响。

研究者发现，与野生型相比，过表达TaSEP3-D1的转基因小麦抽穗期延迟8~9 天，且这种晚抽穗现象不受光周期影响；苗期叶片较宽，分蘖数较多；穗长、穗粒数和千粒重显著增加。TaSEP3-D1在穗发育的不同阶段和花器官以及籽粒中表达水平较高，表明TaSEP3-D1不仅影响小麦抽穗期，同时调控其他产量相关性状，为一因多效基因。

图1 过表达TaSEP3-D1的转基因小麦株系表型

同时，研究者在自然群体中挖掘了TaSEP3三个部分同源基因的优势单倍型。多样性和频率分析发现，不同单倍型受到的驯化和育种选择压力不同。TaSEP3-A1和TaSEP3-B1在栽培种中的优势单倍型分别为Hap-A1-2和Hap-B1-3；TaSEP3-D1在现代育成品种中的优势单倍型为Hap-D1-4和Hap-D1-2，且我国现代育成品种主要携带Hap-D1-4单倍型。关联分析显示，我国小麦材料中携带Hap-D1-4的材料具有株高较矮、抽穗期较早、小穗数和穗粒数较多和千粒重较高的优良特性。

综上，该研究为小麦全基因组选择育种提供了重要的基因资源。

图2 TaSEP3-1基因结构、多样性和单倍型频率分析

图3 TaSEP3-D1不同单倍型性状比较

作者和基金项目

硕士研究生张浩和博士研究生张蕾为该文共同第一作者，中国农业科学院作物科学研究所贾继增研究员和高丽锋副研究员为共同通信作者。该研究得到中国农业科学院基本科研业务费专项院级统筹项目(Y2019XK10)和国家重点研发计划项目(2016YFD0100102和2016YFD0100302)的资助。