近日，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)陳鋒教授團(tuán)隊(duì)在小麥株型調(diào)控分子機(jī)制研究方面取得重要研究進(jìn)展，利用正向遺傳學(xué)手段克隆出控制小麥分蘗角度的重要調(diào)控基因TaHST1L，對(duì)其基因功能進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)其作用機(jī)制進(jìn)行解析；研究同時(shí)對(duì)該基因序列變異進(jìn)行分析，鑒定出有利單倍型并對(duì)其遺傳演化進(jìn)程進(jìn)行追蹤。該成果不僅加深了對(duì)小麥株型遺傳基礎(chǔ)的理解，同時(shí)為小麥株型和產(chǎn)量的分子改良提供了重要基因資源和理論基礎(chǔ)。

 

　　分蘗角度是小麥重要農(nóng)藝性狀之一，同時(shí)也是小麥理想株型構(gòu)成的關(guān)鍵因素，其影響小麥群體的光合效率與適應(yīng)性，與小麥產(chǎn)量密切相關(guān)。培育分蘗角度適中的小麥品種能夠有效地提高群體產(chǎn)量；解析小麥分蘗角度形成的分子調(diào)控機(jī)制可為小麥株型的遺傳改良提供理論參考和基因資源。然而目前關(guān)于小麥分蘗角度基因克隆的研究仍鮮有報(bào)道，分子機(jī)制與作用網(wǎng)絡(luò)仍不清晰。圍繞這一科學(xué)問題，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行長(zhǎng)期探索，挖掘出多個(gè)小麥分蘗角度遺傳調(diào)控位點(diǎn)，并進(jìn)行深入研究。

 

　　本研究利用全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）、BSA混池分析以及BSR-seq方法在小麥5A染色體上定位并成功克隆出TaHST1L基因，并對(duì)基因功能進(jìn)行驗(yàn)證。進(jìn)一步對(duì)其潛在作用機(jī)制進(jìn)行解析，發(fā)現(xiàn)TaHST1L同參與生長(zhǎng)素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的蛋白TaIAA17存在互作關(guān)系，并可能抑制TaIAA17的積累。根據(jù)研究結(jié)果推測(cè)TaHST1L通過與TaIAA17相互作用介導(dǎo)生長(zhǎng)素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，在調(diào)節(jié)內(nèi)源生長(zhǎng)素水平方面發(fā)揮了積極的關(guān)鍵作用，從而影響小麥分蘗模式。研究對(duì)TaHST1L基因序列進(jìn)行分析，依據(jù)變異信息區(qū)分為3種基因單倍型，并通過實(shí)驗(yàn)證明TaHST1L-A1b為產(chǎn)量?jī)?yōu)良單倍型。進(jìn)化分析顯示TaHST1L-A1b可能來(lái)源于野生二粒小麥，并在栽培二粒小麥和圓錐小麥中經(jīng)過人工馴化得以保留，且在當(dāng)前小麥育種中已被強(qiáng)烈馴化，同時(shí)也表明TaHST1L具有通過改良株型來(lái)提高小麥產(chǎn)量的潛力。

 

　　該研究成果以題為“A HST1-like gene controlled tiller angle through regulating endogenous auxin in common wheat”的論文形式在線發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Plant Biotechnology Journal（IF：13.263），河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院趙磊副教授、博士生鄭躍婷和王盈為論文的共同第一作者，陳鋒教授為本文通訊作者，王沙沙、張坤普、張寧和董中東參與了此項(xiàng)工作。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、河南省重大科技專項(xiàng)、河南省科技攻關(guān)等項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13930