近日，小麥基因資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團隊研究發(fā)現(xiàn)生長素響應(yīng)因子TaARF15-A1負調(diào)控小麥衰老，且在中國小麥種質(zhì)資源中TaARF15-A1不同單倍型與熟期和株高相關(guān)。該研究為生長素路徑參與調(diào)控谷類作物衰老提供了證據(jù)，也為小麥早熟性狀提供了一個功能標記。10月25日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《植物生理（Plant Physiology）》雜志。

 

　　旗葉變黃衰老是作物成熟的一個重要標志，適時成熟對于光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)移和集中極為重要，是品種選育中的一個重要衡量指標。因此，克隆與衰老相關(guān)的功能基因，解析其在葉片衰老中的調(diào)控機制，將有助于理解作物的衰老與成熟過程。目前，小麥中衰老相關(guān)基因研究較少，而且衰老的調(diào)控分子機理尚不清楚。

 

　　團隊通過關(guān)聯(lián)分析結(jié)合比較基因組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)生長素響應(yīng)因子編碼基因TaARF15-A1變異與小麥成熟期關(guān)系密切；TaARF15過表達株系在田間表現(xiàn)出整株、旗葉、穗部衰老延緩和籽粒成熟延緩，而RNA干擾株系和編輯突變體（arf15）株系則表現(xiàn)出衰老和成熟提前。分子機制解析發(fā)現(xiàn)TaARF15-A1蛋白與正調(diào)控小麥衰老的TaMYC2編碼的蛋白均結(jié)合到TaNAM-1的啟動子區(qū)域，且二者存在蛋白-蛋白互作。因此，即使TaARF15-A1不直接影響TaNAM-1的轉(zhuǎn)錄，也可通過與TaMYC2互作以及競爭結(jié)合同一個基因啟動子序列上的相近位點間接抑制TaNAM-1的表達，參與小麥衰老的調(diào)控。此外，在全球1497份小麥品種中發(fā)現(xiàn)TaARF15-A1可以形成兩種單倍型，性狀/標記的關(guān)聯(lián)分析表明TaARF15-A1單倍型在多個環(huán)境中均與小麥成熟期和株高顯著相關(guān)，且在中國和全球小麥育種中經(jīng)歷了強烈的選擇。

 

　　作科所張學(xué)勇研究員與山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所鄭軍副研究員為論文共同通訊作者，作科所博士研究生李慧芳與已畢業(yè)的博士研究生柳洪為論文的共同第一作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃項目和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac497。