近日，中國科學院植物研究所研究員郭自峰團隊與合作者，通過多組學整合系統揭示了小麥穗器官發育的關鍵遺傳與代謝調控網絡。相關研究成果發表于《植物細胞》（Plant Cell）。
小麥穗部的發育是決定籽粒大小和數目等產量性狀，其發育調控機制涉及復雜的遺傳與代謝過程。長期以來，穗發育過程中基因表達動態、代謝變化及其相互作用機制尚不明確。
研究團隊通過整合代謝組學與轉錄組學數據，對小麥穗器官發育的12個發育階段進行了系統解析，共檢測到1105種代謝物，包括穗、小穗及小花等233個組織樣品。研究發現，與植物激素相關的代謝物在穗部不同組織間分布極不均衡。進一步的外源激素處理實驗證實，植物激素在穗形態建成過程中發揮重要調控作用。
基于子房的高分辨率時空組學數據，研究人員構建了小麥子房發育的調控網絡，鑒定出一批關鍵基因，包括TaOPR3、GL1和GL2等。這些基因在籽粒大小調控中發揮重要作用。基因組水平的分析揭示，這些關鍵基因的單倍型存在明顯的地理分化，并在育種過程中受到選擇性保留，其中優良等位基因與籽粒增大顯著相關。
該研究揭示了小麥穗器官發育的關鍵遺傳與代謝調控網絡，為深入理解小麥產量形成的分子基礎提供了重要科學資源，并為小麥高產優質育種提供了潛在分子靶點。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1093/plcell/koaf250
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