研究发现促进小麦增产11.9%的新基因

近日，中国农业科学院科研人员与美国俄克拉荷马州立大学合作，研究发现一个小麦产量性状新基因，该基因对小麦小穗数、分蘖数以及单株产量等性状都有明显的调控作用。田间测产显示产量平均增长11.9%。该成果在线发表在《科学（Science）》杂志上。小麦是全球最重要的粮食作物之一，小麦增产对于确保粮食安全具有重要的战略意义。小麦产量主要受单位面积穗数、籽粒数和粒重三个主要因素的影响，其中单位面积穗数受分蘖数影响。小麦穗部结构能够直接影响麦穗籽粒发育和最终产量。科研人员通过图位克隆方法定位到一个控制小麦小穗数的主效基因TaCOL-B5，该基因编码一个CONSTANS-like家族蛋白。对其显性等位基因TaCol-B5进行转基因过表达后发现，其过表达株系产量平均增长了11.9%，增产效果最为显著的一个株系产量提高19.8%。该基因除了能够增加小穗数，还能够增加单株有效分蘖数，提高小麦产量。研究发现，TaCOL-B5不同等位基因编码蛋白质存在氨基酸位点突变，在与蛋白激酶TaK4反应时出现了蛋白磷酸化水平差异。显性等位基因TaCol-B5存在于二粒小麦中，目前该变异在全球小麦种质中非常稀少。该基因的发现对于深入了解小麦产量性状基因的作用机制具有重要意义。原文链接https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm0717