近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所小麥基因資源發(fā)掘與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)鑒定了調(diào)控小麥籽粒淀粉合成與粒重的關(guān)鍵基因 MYB44 ，解析了該基因及其水稻同源基因負(fù)向調(diào)控胚乳淀粉合成與粒重的分子機(jī)制，相關(guān)研究成果發(fā)表在《分子植物》（ Molecular Plant ）上。
關(guān)鍵基因 MYB44 可調(diào)控小麥胚乳淀粉合成。中國(guó)農(nóng)科院作科所供圖
淀粉是小麥胚乳中的主要儲(chǔ)藏物質(zhì)，其積累對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)均具有重要影響。但目前對(duì)小麥淀粉合成調(diào)控機(jī)制仍知之甚少。因此，挖掘儲(chǔ)藏淀粉合成關(guān)鍵調(diào)控基因，闡明其分子通路對(duì)小麥品質(zhì)遺傳改良具有重要意義。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)145份重測(cè)序小麥材料進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析，鑒定到一個(gè)控制淀粉合成的關(guān)鍵基因 MYB44 ，敲除該基因可顯著提高籽粒淀粉含量及其粒重，且該突變體在多環(huán)境下呈現(xiàn)良好的增產(chǎn)穩(wěn)定性。
研究發(fā)現(xiàn)，該基因可通過(guò)抑制小麥籽粒中淀粉合成、海藻糖和次級(jí)代謝相關(guān)基因表達(dá)，負(fù)向調(diào)控胚乳淀粉合成與粒重。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，水稻和小麥中 MYB44 同源基因功能保守，表明該基因在不同作物籽粒淀粉合成和粒重形成中可能發(fā)揮相似的調(diào)控作用。該研究系統(tǒng)闡明了 MYB44 在小麥和水稻中的生物學(xué)功能，為谷物類作物品質(zhì)產(chǎn)量的遺傳改良提供了新靶點(diǎn)和理論基礎(chǔ)。
作科所博士后劉云川，John Innes Centre王明明博士，作科所碩士研究生王垚佳、劉海霞為論文共同第一作者，中國(guó)工程院院士、作科所研究員劉旭，研究員張學(xué)勇、郝晨陽(yáng)和副研究員侯健為論文共同通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.06.007
