近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小麥育種新技術(shù)及應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成功克隆了小麥育種上廣泛利用的重要矮稈基因Rht8，并揭示了其調(diào)控株高的機(jī)制。相關(guān)研究成果于1月19日在《分子植物（Molecular Plant）》雜志在線發(fā)表。

 

　　據(jù)劉錄祥研究員介紹，在20世紀(jì)60年代和70年代，小麥矮稈基因Rht-B1b和Rht-D1b的利用顯著提高了抗倒伏能力和收獲指數(shù)，從而大幅度提高了糧食產(chǎn)量，引發(fā)著名的“綠色革命”。然而，Rht-B1b和Rht-D1b為赤霉素不敏感型，造成胚芽鞘變短，影響種子頂土出芽能力和幼苗活力等，限制了其進(jìn)一步育種利用。小麥赤霉素敏感型矮稈基因Rht8自上世紀(jì)30年代由日本赤小麥引入，在歐洲南部和中部地區(qū)被廣泛利用。攜帶Rht8矮稈基因的小麥苗期胚芽鞘較長(zhǎng)且生長(zhǎng)活力較高，適用于高溫干燥環(huán)境生長(zhǎng)，因而有效彌補(bǔ)了綠色革命矮稈基因源的不足。盡管國際上已有關(guān)于Rht8基因定位的報(bào)道，但由于小麥基因組的復(fù)雜性，Rht8基因的克隆一直是個(gè)難題。

 

　　該團(tuán)隊(duì)通過千粒重、穗粒數(shù)等產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)鑒定，從小麥突變體庫中篩選到2個(gè)優(yōu)異矮稈突變體Rht8-2和Rht8-3，并通過2個(gè)大群體的基因型和表型分析，以及結(jié)合基因組測(cè)序，定位到導(dǎo)致突變體株高降低的關(guān)鍵基因。基因克隆和測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)該基因在兩個(gè)突變體中分別產(chǎn)生移碼和提前終止突變，最終導(dǎo)致蛋白編碼不完整?；蚓庉嬐蛔?cè)摶蜻M(jìn)一步驗(yàn)證了其調(diào)節(jié)株高的作用。赤霉素噴施、含量測(cè)定及表達(dá)分析等揭示了Rht8通過調(diào)節(jié)赤霉素合成相關(guān)基因，影響不同活性赤霉素含量比例而降低株高。同時(shí)，研究還揭示了Rht8在中國小麥品種中尤其是黃淮麥區(qū)品種中的分布頻率較高，并且Rht8矮稈基因型進(jìn)化于小麥六倍體化之后。本研究克隆的Rht8矮稈基因不僅為小麥株高調(diào)控的機(jī)制研究提供新思路，而且有助于Rht8基因的育種精準(zhǔn)利用，為培育適宜株高的小麥新品種奠定了重要理論基礎(chǔ)。

　　作科所熊宏春副研究員、在讀博士生周春云和在讀碩士生付美玉為該論文的共同第一作者，作科所劉錄祥研究員為該論文的通訊作者。在該團(tuán)隊(duì)獨(dú)立開展Rht8基因克隆的同時(shí)，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)倪中福教授團(tuán)隊(duì)利用自然變異材料也得到了與本研究相似的結(jié)論。研究成果以背靠背形式在該雜志同期發(fā)表。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。