水稻和小麦作为全球重要的主粮作物，其分蘖和穗分枝是决定产量的重要农艺性状。分蘖和穗分枝不仅与植物激素、遗传因子密切相关，还受到环境条件的显著影响。水稻和小麦在分蘖与穗分枝调控方面既有共性，也展现出显著差异。
2024年12月14日，Journal of Genetics and Genomics在线发表山东农业大学王永红教授和张宁教授团队题为“Regulation of tillering and panicle branching in rice and wheat”的综述论文。该综述系统总结了水稻和小麦在分蘖与穗分枝调控方面的最新研究进展，并讨论了二者在分蘖与穗分枝调控中的异同。
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该综述首先详细介绍了水稻分蘖和穗分枝的遗传和激素调控网络，包括关键基因(如OsMOC1、OsIPA1等)在分蘖与穗分枝建成中的功能，以及独角金内酯和细胞分裂素等激素如何通过信号传导调控这些过程。其次，讨论了水稻和小麦在分蘖与穗分枝调控中的异同。例如，尽管独脚金内酯核心组成部分(D27、D14等)在小麦分蘖调控中的作用类似于水稻，但在株高调控方面存在显著差异。同时，虽然小麦的无分枝穗结构与水稻复杂的分枝穗显著不同，但在核心调控因子如MOC1和IPA1等基因功能上表现出高度保守性。此外，该综述还分析了环境因素(如氮素供给、水分胁迫等)对水稻和小麦分蘖与穗分枝的影响，强调了环境适应性在作物产量优化中的重要性。最后，展望了未来研究方向，包括整合遗传学和多组学数据以揭示新的调控机制，以及利用分子育种手段优化水稻和小麦的分蘖与穗分枝结构，从而实现产量的提高。
环境因素影响水稻和小麦分蘖与穗分枝的分子机制
箭头和阻断箭头分别表示正调控和负调控。圆角矩形表示蛋白质；LT，低温；HT，高温；R/FR，红光/远红光。
作者简介
山东农业大学张宁教授与博士生刘宇豪为该综述共同第一作者，王永红教授和张宁教授为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和山东省顶尖人才“一事一议”项目等资助。
引用本文
Ning Zhang, Yuhao Liu, Songtao Gui, Yonghong Wang. (2024). Regulation of tillering and panicle branching in rice and wheat. Journal of Genetics and Genomics.
DOI：10.1016/j.jgg.2024.12.005
第一作者面对面
从左至右：张宁、刘宇豪
自我介绍
张宁：山东农业大学农学院教授，研究方向是小麦根系发育与环境互作的分子机制。
刘宇豪：山东农业大学生命科学学院博士研究生，导师为王永红教授，研究方向是小麦和水稻分蘖发育调控机理的解析。
你的目标或愿景
张宁：解析小麦根系发育与环境互作的分子机制，推动根系构型优化与水肥高效利用，为农业可持续发展提供科学支持。
刘宇豪：利用多组学方法解析小麦和水稻分蘖发育调控的分子机理，发掘有益于作物高产育种和品种改良的基因资源。
在你的研究领域中，你认为近年来最大的突破是什么？
张宁：CRISPR基因编辑技术的广泛应用，为解析复杂性状的遗传机制和作物改良提供了革命性的工具。
刘宇豪：六倍体小麦完整基因组图谱的公布与逐渐完善，为未来小麦育种提供了宝贵的基因资源信息。
在得知论文被接收后，你的感觉是什么？
当我们得知论文被接收的那一刻，心情非常激动。这篇综述凝聚了我们对水稻和小麦分蘖与穗分枝领域研究的深度思考和总结。它的意义不仅在于梳理现有的研究成果，更在于对未来研究方向的思考。
最想和你的同行/学生/同学/读者分享的一句话是什么
张宁：科学的魅力在于探索未知，但更重要的是，我们的研究能为世界带来积极的改变。
刘宇豪：科研是一个不断试错的过程，失败并不可怕，只要学会坦然地去面对它，从中总结出经验和教训，就能把失败变成另一种成功。
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