中国农科院张学勇团队解析两个重要粒重基因的互作网络和遗传效应

小麦单产受亩穗数、穗粒数和千粒重 (Thousand kernel weight，TKW) 及环境因素共同影响，其中TKW的遗传力较高、遗传较为稳定，提升潜力较大。因此，克隆重要粒重调控基因，揭示其作用机制，开发功能标记，有助于解析产量形成的遗传和分子基础，并对小麦高产育种具有指导意义。

近日，Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了中国农业科学院作物科学研究所张学勇研究团队题为TaDA1, a conserved negative regulator of kernel size, has an additive effect with TaGW2 in common wheat (Triticum aestivum L.)的研究论文，报道了该团队在小麦千粒重研究方面的最新研究结果。

已有研究表明，泛素途径中相关基因DA1、GW2等对籽粒大小具有重要调控作用，且其作用在不同物种间具有高度保守性。该研究通过比较基因组学方法，选择小麦中粒重与籽粒大小相关基因TaDA1、TaGW2，通过分子生物学、遗传学等多种手段研究TaDA1和TaGW2的相互作用。研究发现，TaDA1和TaGW2均为小麦粒重和籽粒大小的负调控因子，通过RNA干扰的方法对TaDA1和TaGW2进行沉默，均能使转基因小麦植株籽粒变大、粒重增加，同时干扰这两个基因将使籽粒进一步增大，表明TaDA1和TaGW2存在遗传加性效应。进一步研究发现，TaDA1-2A和TaGW2-6B可以发生蛋白-蛋白相互作用，表明它们位于同一个生化途径。最后对TaDA1-2A和TaGW2-6B的单倍型进行关联分析，发现TaDA1-2A和TaGW2-6B的优异单倍型均与高千粒重相关，而两个基因的优异单倍型也存在加性效应（图1）。

该研究从蛋白-蛋白互作、单倍型互作和转基因遗传互作三个层次研究解析了两个重要粒重基因的互作网络和遗传效应，有助于阐明小麦产量形成与改良的遗传与分子基础，为小麦分子设计育种提供重要理论依据。

已毕业的柳洪博士 (现中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心助理研究员) 和李慧芳博士为第一作者，李甜副研究员和张学勇研究员为通讯作者，中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心安调过研究员参与了本研究的部分工作。该研究得到了国家重点研发专项计划、转基因专项以及国家自然科学基金的资助。

参考文献：

Li ,Y., Zheng, L., Corke, F., Smith, C. and Bevan, M.W. (2008) Control of final seed and organ size by the DA1 gene family in Arabidopsis thaliana. Genes Dev. 15, 1331–1336.

Liu, H., Li, H.F., Hao, C.Y., Wang, K., Wang, Y.M., Qin, L., An, D.G., Li, T., Zhang, X.Y. (2019) TaDA1, a conserved negative regulator of kernel size, has an additive effect with TaGW2 in common wheat (Triticum aestivum L.). Plant Biotechnol J. doi: 10.1111/PBI.13298.

本文来源：小麦研究联盟，略有改动。