作科所解析小麦株高和粒形调控新机制

9月5日,中国农业科学院作物科学研究所小麦基因资源挖掘与利用创新团队通过正向遗传学方法克隆了一个调控小麦株高和粒形的新基因 DRG1 ,并揭示了其通过影响小麦细胞微丝骨架调控小麦株高及粒形的分子机制,为小麦遗传改良及分子设计育种提供了新途径,相关研究成果以长文的形式发表在《新植物学家(New Phytologist)》期刊。

小麦是我国的主要口粮作物之一,其高产稳产对保障国家粮食安全具有重要意义。克隆和解析影响小麦株高和粒形的关键基因,并将其应用于品种改良是提高小麦产量的有效途径之一。

该研究团队从小麦偃展1号突变体库中鉴定到一个显性矮秆圆粒突变体 drg1-D ,突变体全生育期株高均矮于野生型,籽粒变短呈近圆形。对 drg1-D 组织学观察发现其农艺性状的变化是由于其细胞形状改变和无规则排列所致。利用图位克隆、遗传互补和基因编辑等方法克隆到株高与粒形调控新基因 DRG1 ,其编码一个参与微丝形成的肌动蛋白。进一步研究发现, DRG1 基因突变影响了微丝延伸的方向和微丝聚合的稳定性,导致突变体植株矮化、籽粒缩短。该研究为更好地理解肌动蛋白的聚合及其组装成微丝和阵列提供了重要指导,同时也为小麦株型改良提供了候选基因和理论指导。

中国农科院作科所博士后解振诚和张立超副研究员为共同第一作者,刘旭院士、孔秀英研究员和夏川副研究员为共同通讯作者。本研究得到国家自然基金、农业科技重大项目、中国农科院农科英才和科技创新工程的资助。

文章链接:doi.org/10.1111/nph.19246