一花结三籽：科学家发现小麦关键增产基因，为高产育种提供新思路

IT之家 10 月 21 日消息，小麦是全球最重要的主粮作物之一，养活着数十亿人口。然而，随着气候变化、耕地有限和人口增长等挑战加剧，传统方式已难以持续提升产量。

美国马里兰大学科学家发现了一种能让小麦单花结出三粒籽粒的关键基因，为未来高产小麦品种的培育提供了重要方向。

相关研究成果已于 2025 年 10 月 14 日发表于《美国国家科学院院刊》（IT之家附 DOI: 10.1073/pnas.2510889122）。

罕见“三籽小麦”背后的遗传机制

研究团队发现，在一种罕见的小麦变异体中，一个通常处于静止状态的基因 WUSCHEL-D1（WUS-D1） 会在花朵早期发育阶段被激活。该基因的激活会促使花部组织扩大，并生成额外的雌性器官（如子房），从而让单朵花能够形成三粒籽粒，而普通小麦通常只能结出一粒。

这一特性最初是在普通面包小麦的自然突变体中发现的，但科学家此前并不清楚其遗传原因。为此，研究团队绘制了突变体的完整 DNA 图谱，并与常规小麦进行比对分析，直到现在才最终确定了 WUS-D1 基因的关键作用。

基因激活为育种提供新路径

研究人员表示，如果能够在其他小麦品种中人为激活这一基因，有望显著提升单位面积的籽粒产量。研究合著者、马里兰大学植物科学副教授 Vijay Tiwari 表示：

确定这一特性背后的遗传基础，为育种专家在新小麦品种中引入该特征提供了路径，从而可能增加每个麦穗的籽粒数量和总体产量。通过基因编辑工具，我们可以进一步改良这一性状，以提高小麦产量。这一发现为发展成本更低的杂交小麦开辟了新途径。

研究团队指出，WUS-D1 的发现为在不增加土地、水或肥料投入的情况下提高小麦产量提供了新的科学手段。

可能会有人好奇，这一研究听起来与“杂交水稻”很像？其实杂交水稻技术主要依赖杂种优势（heterosis），通过温敏核雄性不育（TGMS）系统实现父本与母本的杂交，其核心是优化亲本组合与繁殖效率，从而提升群体产量潜力（如分蘖数、穗粒数等），并不会直接增加籽粒基数。

当然，这一基因机制也可能被应用于其他谷物作物，推动多籽粒品种的开发，从而进一步增强粮食产量及安全。