小麦里的“多面手管家”：基因Q如何调控株高与穗长？

　　农田里整齐划一的小麦小麦为何能长得不高不矮、穗子饱满？多面这背后藏着植物基因的精妙调控。近日，手管环球视野中国农业科学院作物科学研究所的家基科研团队在《植物细胞（The Plant Cell）》上发表的研究论文，就为我们揭开了小麦驯化基因Q的何调神秘面纱——它就像一位“多面手总管”，通过双重调控机制影响着小麦的控株株高和穗长，为培育理想株型小麦提供了关键线索。高穗

　　基因Q：小麦驯化的小麦“多面手”

　　在植物世界里，基因就像隐藏的多面指令手册，决定着植物的手管生长形态和性状。小麦作为人类最早驯化的家基农作物之一，经过数千年的何调演化，早已从野生状态下的控株“野性生长”变得温顺可控。而基因Q正是高穗这个驯化过程中的重要的“指挥官”。

　　此前的小麦环球视野研究已经发现，基因Q是个名副其实的“多面手”，它不仅能控制小麦的落粒性（让麦粒成熟后不易脱落），还能影响株高、穗长和穗型等与产量密切相关的性状。但它具体是如何“发号施令”的，一直是科学家们探索的谜题。

　　意外的突变体：揭开调控之谜的钥匙

　　示意图：Q抑制赤霉素的生物合成和信号传导调控小麦株高和穗长

　　科研团队通过EMS诱变技术，获得了一个特殊的小麦突变体——它的株高显著降低，穗长明显缩短。通过对这个突变体的研究，团队克隆到了基因Q的一个等位变异基因，通过对该基因进行研究，终于找到了破解谜题的钥匙。

　　研究发现，这个变异基因编码的蛋白会抑制赤霉素合成关键基因的表达。赤霉素是什么？它可是植物生长的“动力激素”，能促进细胞伸长和分裂，让植物“长高”。当赤霉素的合成被抑制，小麦自然就长不高、穗子也长不长了。

　　更有趣的是，这个蛋白还会直接与赤霉素信号调控因子互作。如果把赤霉素的信号传导比作一条“生长指令传送带”，那么这种互作可能会干扰株高控制基因的降解过程，就像卡住了传送带的齿轮，让生长信号无法正常传递。

　　双重调控：基因Q的“上控下卡”策略

　　这项研究的重大突破在于，首次发现基因Q编码的蛋白在赤霉素生物合成与信号传导中发挥着“双重调控”作用。简单来说，它既会“上游截胡”，减少赤霉素的合成原料；又会“下游设卡”，干扰赤霉素的信号传递。这种“上控下卡”的策略，让基因Q能精准调控小麦的生长状态。

　　打个比方，这就像给小麦的生长装了“双保险”：一方面控制“生长激素”的生产，另一方面调节“生长信号”的传递，确保小麦不会长得过高易倒伏，也不会长得太矮影响光合作用和产量。

　　为小麦“量身定制”株型提供理论支撑

　　为什么这项研究如此重要？因为株高和穗长是决定小麦产量的重要因素。株高过高，小麦容易在风雨中倒伏，导致减产；株高过矮，又可能影响光合作用效率。而穗长则直接关系到麦粒的数量和饱满度。

　　基因Q的双重调控机制被揭示后，科学家们就像拿到了“株型改良说明书”。未来，通过精准编辑基因Q或其相关调控通路，就有望“量身定制”出株高适宜、穗型优良的小麦品种，让小麦在抗倒伏和高产之间找到完美平衡。

　　作者：宋雅娟

　　审核专家：路则府 中国农业科学院作物科学研究所研究员

[ 责编：武玥彤 ]

本文地址：http://news.thinknovo.com/html/47e9299860.html