近日，由中國農業科學院作物科學研究所毛龍研究員領銜的作物生物信息與應用創新團隊，在小麥幼穗發育基因調控網絡解析研究中取得新進展，在系統研究小麥幼穗發育早期四個決定后期穗粒數重要階段基因表達的差異后，解釋了這一重要時期基因表達調控的特點。相關成果于5月17日在線發表在國際植物學主流雜志《植物生理（Plant Physiology）》上。
據悉，小麥穗的發育經歷二棱期、小穗發育期、小花發育期、小花成熟期等關鍵時期。其中，二棱期是小穗發育初始時期，決定小穗原基的多少；小穗發育期是小花原基形成的時期，決定小花數目的多少；小花發育期則決定小花原基能否成功發育成小花，而小花成熟期是雌雄蕊發育期，決定小花的育性。小麥的每個小穗能產生多到8個以上的小花原基；但最后只有3-4個能夠發育生成籽粒。因此，小麥穗發育的早期狀態直接影響小麥的最終產量。但是，迄今為止，人們對該過程中的基因調控及網絡卻知之不多。
科研團隊利用生物信息手段，通過對小麥幼穗發育早期的轉錄組分析發現，該過程中小麥基因表達活躍、表達模式多樣。根據基因表達的聚類分析及其特異階段的重要基因挖掘，發現了大量與幼穗發育相關的重要轉錄因子。其中，很多與模式植物如水稻的調控基因保守。該團隊同時對小麥幼穗的小分子核糖核酸（RNA）進行了分析，發現重要小分子RNA如miR159、miR167、miR319、miR396等高度表達，與其靶基因的表達模式協同，并能進行有效切割、調控。為了證明他們的分析結果的可靠性，該團隊對其中一個在小花發育期高表達的基因AGO1d進行了突變體分析。該基因在花藥的絨粘層特異表達；突變后使小麥的可育花粉數目大大下降，嚴重影響后期的每穗籽粒數。這一工作表明，轉錄組分析發現的調控基因在小麥花序的發育過程中發揮重要的作用。這些候選基因可為今后分子育種中開發分子標記和進行遺傳操作提供重要的信息。
該研究得到了國家自然科學基金、十三五國家重點研發計劃以及中國農科院創新工程等項目的資助。相關論文以中國農科院作科所為第一完成單位。作科所博士研究生馮楠和宋高原為該論文共同第一作者，毛龍研究員和李愛麗研究員為共同通訊作者。（通訊員 衛斐）
