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中美学者克隆出提高籽粒产量关键基因
2022-04-11 科技日报

  小麦是全球分布最为广泛的粮食作物,世界上有超过40%的人口以小麦为主食。提高小麦产量,事关粮食安全。4月10日,科技日报记者从南京农业大学获悉,该校农学院应用植物基因组团队贾海燕教授与美国俄克拉荷马州立大学、中国农业科学院等机构合作,发现并克隆了一个提高小麦籽粒产量的关键基因TaCOL-B5,同时为蛋白质磷酸化可能参与小麦穗形成和籽粒产量提供了示范。该成果近日发表于国际学术期刊《科学》。

  《科学》杂志同期配发的评论文章认为,“TaCOL-B5的发现是提高谷物产量的一个里程碑,因为它提高了大家对控制株型和产量的分子机制的理解”。

  普通小麦的籽粒产量受三个主要因素影响:单位面积的穗数、每穗粒数和粒重。穗数可以通过促进分蘖而增加,每穗粒数分为小穗数和每小穗粒数两个亚组分,增加小穗数是提高粒数但不降低粒重的有效途径。

  “最初,大家发现小麦‘CItr17600’的粒数较多,就想把控制这一表型的基因克隆出来,但这需要先‘锁定’对应的基因组区域,然后再验证候选基因是否决定了它的高产。”论文共同第一编辑贾海燕说。

  研究人员先利用CItr17600和扬麦18的F2:3家系,将一个控制每穗小穗节数的主效数量性状基因定位在7B染色体上,接着通过重组体表型和基因型分析和双亲序列比对,确定TaCOL-B5为候选基因。

  随后,他们从CItr17600中克隆了TaCOL-B5的cDNA,将其转化到扬麦18中,表型分析发现在转基因的不同后代都显著提高了穗数、每穗小穗节数及其粒数,从而证实TaCOL-B5是提高产量的关键基因。

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