北京大学成功克隆了控制小麦粒重的新基因 CHLI-A

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关键词：

来源：

The Plant Cell

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//agri.nais.net.cn/topic/downloadFile/6a6a2163-3d37-4d1d-b5ff-1bc9413518ba

来源地址：

https://doi.org/10.1093/plcell/koaf212

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2025-08-31

摘要：

2025年8月31日，北京大学焦雨铃课题组在知名期刊The Plant Cell上发表了题为Natural variation in CHELATASE SUBUNITI-A increases grain weight and enhances wheat yield的研究文章，成功克隆了控制小麦粒重的新基因 CHLI-A。该基因的发现为小麦高产分子育种提供了关键的基因资源和分子标记工具。研究团队利用小麦亚种资源新疆小麦XJ5与主栽品种石4185构建的基因组片段导入系群体为基础，通过综合运用导入系群体关联分析、组织特异转录组分析和比较基因组方法，精准定位和分离出一个编码镁离子螯合酶亚基I的编码基因CHLI-A。该基因在小麦自然群体中呈现“存在-缺失”多态性（presence and absence variation），在石4185中为缺失，而在XJ5中存在。研究人员通过在石4185背景中回补CHLI-A基因，以及在含有该基因的品种Fielder中进行基因敲除和过量表达实验，明确证实CHLI-A能够正向调控小麦籽粒大小，是影响粒重的关键基因。进一步研究表明，回补CHLI-A能够使石4185植株旗叶变宽、叶面积增大、叶色加深、叶绿素含量提高和净光合速率增加，与籽粒大小和重量增加相一致。在大田条件下，无论是单株还是小区水平，回补该基因的株系籽粒大小均明显增大。同时，单穗穗粒数、单株穗数和株高均未发生显著变化，确保了这种增产方式无不利的性状改变。这最终显著提高了单穗粒重、单株粒重和小区水平的实际产量。该研究表明，通过在确实该基因的品种（如石4185）中回补CHLI-A，或在含有该基因的品种中进一步提高其表达水平，可以实现小麦单穗粒重的有效提高，进而提升整体产量。研究人员还在小麦群体中发现了一个高表达的CHLI-A单倍型Hap-E，其与籽粒千粒重呈显著正相关性。研究人员还成功开发了特异的分子标记，用于精准追踪和选择这一优异等位基因变异资源，显著加速了小麦高产分子育种进程。