我区科研团队在小麦抗穗发芽育种领域取得最新成果

近日，内蒙古农业大学生命科学学院杨燕教授团队在国际知名期刊《植物科学前沿》（Frontiers in Plant Science）（植物科学领域Top期刊）发表了“小麦基因TaAFP-B启动子中4bp的InDel对转基因水稻种子休眠的影响”（A 4 bp InDel in the Promoter of Wheat Gene TaAFP-B Affecting Seed Dormancy Confirmed in Transgenic Rice）的最新研究成果。

该研究得到了国家自然科学基金项目“5’UTR区等位变异对小麦休眠相关基因TaAFP-B的调控作用机理研究”和内蒙古自然科学基金项目“TaAFP-B等位基因对水稻和小麦籽粒休眠特性的影响”、“麦类种质创新利用自治区高等学校重点实验室”等项目的支持。

图1 创建抗穗发芽小麦导入系

小麦在成熟期的穗上发芽严重影响了小麦的品质和产量，杨燕教授团队针对此问题对影响小麦穗发芽的遗传因素展开了系统的分子机理研究，为小麦抗穗发芽育种工作提供了理论基础、分子标记和亲本材料。

AFP作为ABA信号途径的负调控因子，通过作用于ABI5的上游，参与ABI5蛋白的降解，阻止ABI5的过量积累进而减弱ABA的信号调控，与促进胚萌发、抑制种子休眠的调控机制密切相关。TaAFPs是AtAFP的同源基因，与小麦的穗发芽抗性密切相关。科研团队发现小麦穗发芽抗性相关基因TaAFP-B 5’UTR的4-bp的插入影响了普通小麦mRNA转录水平、mRNA稳定性、GUS蛋白的翻译水平、tdTomatoER和蛋白的活性（Yang Y et al，BMC Plant Biology, 2019）。该研究在此基础上进一步阐明TaAFP-B5’UTR的4-bp的插入在转基因水稻中影响了该基因转录水平和蛋白质的翻译水平，提高了转基因种子内源ABA的含量和对外源ABA的敏感性，使得种子的休眠性和抗穗发芽能力显著增强。以上两部分连续性的研究揭示了TaAFP-B基因5’UTR对小麦种子休眠的调控机理，完善了小麦种子休眠性和抗穗发芽的分子机理，为下一步小麦抗穗发芽育种亲本的选择、分子标记的选择以及抗穗发芽品种的育成提供了理论依据。

图2  激光共聚焦扫描显微镜下转基因水稻中绿色荧光和红色荧光蛋白的表达

论文链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.837805/full