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揭秘小麦株高和穗长背后的基因密码
人民政协网8月19日电(记者 高志民)小麦,作为全球重要的粮食作物,养活了无数人口。它的产量直接关系到我们的饭碗。而在影响小麦产量的众多因素中,株高和穗长扮演着极为关键的角色。中国农业科学院作物科学研究所小麦基因资源发掘与利用创新团队的一项最新研究,为我们揭示了小麦驯化基因Q在调控株高和穗长方面的分子奥秘。
株高对小麦的意义非同小可。如果株高过高,小麦在生长后期容易出现倒伏的情况,就像一个站不稳的巨人,一旦倒下,不仅收割困难,还会导致产量大幅下降。相反,若株高过矮,小麦的光合作用可能会受到限制,无法充分利用阳光制造养分,同样不利于产量的提升。穗长也很重要,较长的穗通常意味着更多的麦粒,是高产的重要保障。所以,研究小麦株高和穗长等产量性状基因,对小麦高产育种意义重大。
其实,科学家们早就知道小麦驯化基因Q是调控落粒性、株高、穗型等多个性状的关键基因。但这个基因究竟是如何发挥作用的,它的遗传机制还不完全清楚,就像一个藏在黑暗中的谜团。为了揭开这个谜团,科研团队展开了艰苦的探索。他们通过EMS诱变筛选这种技术手段,获得了一个株高和穗长显著降低的突变体。这就好比在小麦的基因“宝库”中,找到了一颗特别的“宝石”。随后,他们成功克隆到基因Q的一个等位变异基因。这就像是找到了一把开启神秘大门的钥匙。
研究发现,这个等位变异基因编码的蛋白就像一个“开关”,它通过抑制赤霉素合成关键基因的表达,让赤霉素的合成量降低。而赤霉素相当于小麦生长的“助推剂”,赤霉素少了,小麦株高和穗长的形态自然就受到了影响。进一步研究还发现,这个蛋白还会直接与赤霉素信号调控因子“携手合作”,它们之间的相互作用可能干扰了株高控制基因的降解过程,这就像是在基因的“生产线”上,设置了一些特殊的环节,从而影响小麦株高和穗长。
这项研究首次揭示了Q蛋白在赤霉素生物合成与信号传导中发挥的双重调控作用。这一发现意义非凡,它为小麦株型改良提供了重要理论基础,就像给小麦育种家们提供了一份精准的“导航地图”,让他们在培育高产小麦品种的道路上更加有的放矢。
在未来,随着对小麦基因研究的不断深入,或许我们能培育出株高和穗长更加理想的小麦品种。它们既能稳稳地站立在田间,抵御风雨的侵袭,又能长出长长的麦穗,结满饱满的麦粒,为保障全球粮食安全贡献更多的力量。而这一切,都离不开科研人员在基因领域的不懈探索。
编辑:马嘉悦