近日，河南农业大学陈锋教授团队在小麦株型调控分子机制研究方面取得重要研究进展，利用正向遗传学手段克隆出控制小麦分蘖角度的重要调控基因TaHST1L，对其基因功能进行验证，并对其作用机制进行解析；研究同时对该基因序列变异进行分析，鉴定出有利单倍型并对其遗传演化进程进行追踪。该成果不仅加深了对小麦株型遗传基础的理解，同时为小麦株型和产量的分子改良提供了重要基因资源和理论基础。
分蘖角度是小麦重要农艺性状之一，同时也是小麦理想株型构成的关键因素，其影响小麦群体的光合效率与适应性，与小麦产量密切相关。培育分蘖角度适中的小麦品种能够有效地提高群体产量；解析小麦分蘖角度形成的分子调控机制可为小麦株型的遗传改良提供理论参考和基因资源。然而目前关于小麦分蘖角度基因克隆的研究仍鲜有报道，分子机制与作用网络仍不清晰。围绕这一科学问题，团队进行长期探索，挖掘出多个小麦分蘖角度遗传调控位点，并进行深入研究。
本研究利用全基因组关联分析（GWAS）、BSA混池分析以及BSR-seq方法在小麦5A染色体上定位并成功克隆出TaHST1L基因，并对基因功能进行验证。进一步对其潜在作用机制进行解析，发现TaHST1L同参与生长素信号转导的蛋白TaIAA17存在互作关系，并可能抑制TaIAA17的积累。根据研究结果推测TaHST1L通过与TaIAA17相互作用介导生长素信号转导通路，在调节内源生长素水平方面发挥了积极的关键作用，从而影响小麦分蘖模式。研究对TaHST1L基因序列进行分析，依据变异信息区分为3种基因单倍型，并通过实验证明TaHST1L-A1b为产量优良单倍型。进化分析显示TaHST1L-A1b可能来源于野生二粒小麦，并在栽培二粒小麦和圆锥小麦中经过人工驯化得以保留，且在当前小麦育种中已被强烈驯化，同时也表明TaHST1L具有通过改良株型来提高小麦产量的潜力。
该研究成果以题为“A HST1-like gene controlled tiller angle through regulating endogenous auxin in common wheat”的论文形式在线发表在国际知名学术期刊Plant Biotechnology Journal（IF：13.263），河南农业大学农学院赵磊副教授、博士生郑跃婷和王盈为论文的共同第一作者，陈锋教授为本文通讯作者，王沙沙、张坤普、张宁和董中东参与了此项工作。本研究得到了国家自然科学基金、河南省重大科技专项、河南省科技攻关等项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13930
日期：2022-10-10
