Abstract
摘 要
小麦是我国三大主粮作物之一，小麦的高产和稳产对于保障我国粮食安全具有十分重大的意义。几十年来，培育以株高降低为特征的半矮秆株型一直是小麦育种的重要目标。2024年11月19日， Plant Communications在线发表了中国农业大学小麦研究中心团队题为“A natural variation of TaERF-A1 encoding an AP2/ERF transcription factor confers semidwarf plant architecture and increased lodging resistance in wheat”的研究论文，报道了一个新的小麦株高和穗长调控基因TaERF-A1。
https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.101194
研究背景
Background
研究内容
Contents
图1 QPh/Sl.cau-5A的图位克隆及候选基因TaERF-A1的功能验证
图2 TaERF-A1基因遗传进化以及序列分析
通过对该基因在小麦基因组中的遗传进化以及序列分析，TaERF-A1仅存在于小麦的A亚基因组中，而在B亚基因组和D亚基因组中并未发现其共线性同源基因，呈现不对称的进化模式（图2）。TaERF-A1的两端侧翼序列与Harbinger转座子元件的末端反向重复序列具有极其显著相似性，携带TaERF-A1的区域可能是一个由Harbinger转座子衍生的基因，它本身不具备转座能力。
图3 TaERF-A1蛋白生化功能解析
利用一系列分子生物学手段，进一步解析了TaERF-A1调控小麦株高和穗长的分子机制。TaERF-A1JD6蛋白第178位的苯丙氨酸（Phe）到丝氨酸（Ser）的自然变异（F178S）导致其蛋白稳定性低于TaERF-A1ND3338，蛋白积累量的降低使得TaERF-A1JD6在激活下游靶基因（包括TaPIF4）以及促进茎秆和穗部伸长方面的遗传效应减弱，导致小麦植株变矮，穗长变短（图3）。将TaERF-A1JD6优异等位基因导入小麦品种中，可显著提高小麦的抗倒伏能力，特别是在密植种植条件下，表现出非常好的稳产性。因此，TaERF-A1JD6可作为降低小麦株高和提升产量稳定性的新矮秆（Rht）基因资源。
图4 本研究的工作模型
该研究克隆了一个调控小麦株高和穗长的重要基因并系统解析了“TaERF-A1-TaPIF4-小麦株高和穗长”信号通路，为未来小麦矮化抗倒伏株型改良提供了重要的基因资源。
