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我院在小麦穗下节调控研究取得重要进展

发布时间：2025-09-08

近日，我院联合江苏省农业科学院，在小麦株型与产量调控研究领域取得突破性成果。相关研究成果“PEDUNCLE LENGTH 1 regulates wheat peduncle elongation through brassinosteroid signaling pathway”发表于国际知名学术期刊Molecular Plant（中科院双一区TOP期刊，2024年影响因子24.1，植物科学领域SCI期刊中排名居全球第一），为培育高产、抗倒伏小麦新品种提供了重要的基因资源和技术思路。

小麦株高是影响株型结构和产量潜力的关键农艺性状，穗下节作为连接旗叶与穗部的重要枢纽，不仅支撑着麦穗重量，还承担水分、养分运输及灌浆期碳水化合物临时储存与再动员的功能，直接关系到籽粒灌浆效率及小麦最终产量。长期以来，水稻穗下节的调控机制研究较多，但小麦特异性调控穗下节伸长的基因与分子调控机制尚不明确。

我院李俊明教授、汤文强教授团队与江苏省农科院张娜副研究员团队合作，以穗下节较短的小麦品种“科农 9204”为研究对象，经过多年筛选与分析，成功锁定并克隆出一个调控穗下节伸长的关键基因，将其命名为 TaPL1。研究表明，增强TaPL1 基因的功能，可使小麦穗下节长度增加近30%，株高相应提高；而抑制该基因功能后，穗下节长度缩短25%至45%，株高明显降低。值得关注的是，抑制TaPL1后，小麦的千粒重和粒宽分别增加3%至8.5%和3.4%至5.1%，实现了“降低株高、增加粒重”的协同效果，这对解决小麦“高秆易倒伏、矮秆难高产”的矛盾具有重要意义。

研究还发现，TaPL1基因通过调控植物体内的激素平衡影响穗下节生长。在此基础上，团队鉴定出该基因的一个优良变异类型“TaPL1-K”，这种变异能有效缩短穗下节、降低株高并增加粒重，但目前仅在9%的现代小麦品种中存在，且主要集中在河北冀中南麦区，具有巨大的育种应用潜力。此项成果不仅填补了小麦穗下节特异性调控机制的研究空白，更为小麦分子设计育种提供了可直接利用的基因靶点，有望为我国小麦产量提升和种业科技创新贡献重要力量。

我校柳洪副教授、乔华亮博士及江苏省农科院支丽娜博士为论文共同第一作者，李俊明教授、汤文强教授与张娜副研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、河北省自然科学基金和国家产业体系等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.09.003