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小麦是全球种植最广泛的作物，保障小麦产量对全球粮食安全至关重要。小麦的穗型在决定小穗数、穗粒数和千粒重方面起着关键作用。近年来，随着小麦基因组学、基因克隆技术和功能解析等方向的深入研究，小麦穗型建立的遗传调控网络得到丰富，人们对小麦穗部发育及其在育种应用中的理解和认识也逐步加深。
2023年3月11日，Journal of Genetics and Genomics在线发表中国科学院遗传与发育生物学研究所肖军研究员团队题为“Deciphering spike architecture formation towards yield improvement in wheat”的综述文章。该综述系统阐明了小麦穗型建立的遗传调控网络，总结了小麦穗发育基因克隆和功能研究的发展态势，并介绍了小麦穗发育关键位点和基因在育种中的应用。
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该综述首先基于穗发育三个阶段，系统阐明调控小麦穗型建立的遗传调控网络，包括开花转变，小穗起始、排布和终止以及小花形成与退化，覆盖激素分布和信号传导、转录因子(TF)介导的转录调控网络和miRNA-TF靶点调控等。其次，总结了小麦穗发育基因克隆和功能研究策略的发展趋势，列举了GWAS、TILLING突变体库、转录调控网络和多组学数据整合等在基因功能研究中的应用。此外，该综述还介绍了小麦穗发育关键位点和基因在育种过程中的应用，例如TaAPO1-H2、WFZP等，同时探讨了通过拓宽遗传多样性改良小麦的有效途径。最后，展望了小麦育种中穗部结构遗传调控和精确设计的发展方向。
小麦穗型建立的遗传调控网络
影响小麦穗型建立的三个阶段：开花转变期；小穗起始、排布和终止；小花形成与退化。SAM，茎尖分生组织；DR，二棱期；SPP，雄蕊原基出现；CK，细胞分裂素；GA，赤霉素酸；JA，茉莉酸
作者简介
博士研究生骆旭梅与杨一曼为该综述共同第一作者，肖军研究员和林学磊助理研究员为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和山东省自然科学基金重大基础研究计划等资助。
引用本文
Xumei Luo, Yiman Yang, Xuelei Lin, Jun Xiao. (2023). Deciphering spike architecture formation towards yield improvement in wheat. Journal of Genetics and Genomics.
微信号 / JGG遗传学报
Email / jgg@genetics.ac.cn
Website / http://www.jgenetgenomics.org/