广东
近日，《自然—通讯》期刊发表了山西农业大学研究员王拴锁团队的研究论文。该研究成功克隆了控制谷子株高、分蘖和氮代谢的关键基因SiSD1，首次揭示了SiSD1sisd1杂合基因型在谷子杂交育种中的增产效应及其氮代谢互补机制，为谷子分子设计育种提供了重要的基因资源和理论支撑。山西农业大学博士研究生王晨燕、副研究员赵凯、副教授张会、已毕业硕士研究生徐晨阳、在读硕士研究生许玉清为共同第一作者。后稷实验室（杂粮生物育种山西省实验室）研究员王拴锁、研究员孔照胜，以及中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员、中国科学院院士傅向东为论文共同通讯作者。
谷子（Setaria italica）是我国干旱和半干旱地区重要的传统粮食作物，因其抗旱、耐贫瘠、养分利用效率高，被视为应对极端气候变化下粮食安全挑战的理想作物。但是谷子生产中长期存在株高过高、分蘖少、易倒伏等问题，导致单位面积产量远低于水稻、小麦等主粮作物，平均单产仅为2.5~3.5吨公顷。
20世纪中叶的“绿色革命”已充分证明，通过调控赤霉素（GA）合成与信号转导途径优化作物株型，可显著提升产量。然而，在谷子这一重要的旱作C4作物中，是否存在与水稻、小麦类似的绿色革命基因？是否在育种实践中已被应用？回答上述核心科学问题，对于深入解析谷子株型调控的遗传基础、推动谷子分子设计育种具有举足轻重的意义。
针对上述科学问题，该团队组装了矮秆多分蘖高产谷子品种“吨谷”的T2T完整基因组，并在此基础上克隆了水稻绿色革命基因SD1的直系同源基因SiSD1。研究发现，“吨谷”中SiSD1的单碱基缺失导致移码突变和蛋白质翻译提前终止，使活性赤霉素含量显著降低，在降低株高、增加分蘖的同时优化了氮代谢配置。
群体遗传学证据表明，SiSD1在谷子驯化过程中受到选择，拥有关键SNP位点的优异单倍基因型材料赤霉素含量适度降低，呈现粗壮茎秆和大穗表型，并优先保障籽粒产量。
尤为重要的是，SiSD1sisd1杂合基因型在已大面积推广的杂交种中占比高达88.8%，直接验证了这一分子机制在育种实践中的核心价值。该研究还揭示了SiSLR1–SiERFs–SiSD1分子模块对株型建成的精细调控机制。
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