小麦是世界种植最广的主粮作物之一，可制作面包、馒头、面条、饼干等丰富多样的食品，其多变的面团加工特性主要取决于种子贮藏蛋白的组成和含量。小麦高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）由Glu-1基因编码，是储藏蛋白的一种主要组分，对小麦加工品质具有重要影响。Glu-1的表达主要受转录水平的调控，是通过顺式元件和反式作用因子（转录因子）互作实现的。
近日，中国农业科学院作物科学研究所何中虎研究员团队在The Crop Journal在线发表了题为“TaIAA10-6D orchestrates processing quality and grain yield by modulating glutenin/gliadin ratio and plant morphogenesis in wheat”的研究论文。该研究明确了转录因子编码基因TaIAA10-6D通过调节麦谷蛋白与醇溶蛋白的比率影响面团加工品质，并且通过调控植株形态建成影响多个农艺性状，对面包加工品质和产量具有负调控作用；也明确了TaIAA10-6D的优异等位变异并开发了诊断标记，为小麦产量和加工品质改良提供了重要基因资源和分子工具。
该研究前期通过小麦转基因鉴定了一个调控Glu-1胚乳特异性高表达的关键顺式作用模块CCRM1-1，并利用DNA Pull-down结合液质联用技术鉴定到一个与CCRM1-1亲和的转录因子TaIAA10-6D。TaIAA10-6D过表达显著降低籽粒中高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）和低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）的含量，而增加了醇溶蛋白含量，对总的种子贮藏蛋白含量无显著影响（图1）。动态的转录组分析证明，在籽粒发育早期TaIAA10-6D过表达下调主要贮藏蛋白基因的表达，在中后期对HMW-GS和LMW-GS基因无明显影响，但上调醇溶蛋白基因（图1）。TaIAA10-6D过表达降低了面团的稳定时间，不利于面包加工品质，但可以提高饼干加工品质（图2）。农艺性状考察显示，TaIAA10-6D显著影响株高、叶宽、分蘖数、穗粒数和小花数（图3）。利用小麦基因组重测序数据分析TaIAA10-6D的等位变异鉴定了多个变异位点，分为2种主要单倍型TaIAA10-6D-HapI和TaIAA10-6D-HapII，也明确了这两种单倍型的功能变异位点并开发了基因特异分子标记。遗传效应分析显示，TaIAA10-6D-HapII的穗粒数显著高于TaIAA10-6D-HapI，但对产量没有显著的提高；TaIAA10-6D-HapI降低了株高，有助于提高抗倒伏能力，在黄淮麦区的品种中分布频率约90%，显示在育种中受到了正向选择（图4）。
图2 TaIAA10-6D过表达对小麦加工品质的影响
图3 TaIAA10-6D过表达对农艺性状的影响
作者和基金项目
中国农业科学院作物科学研究的刘思洋、谢丽娜和国家粮食和物资储备局的吴海彬副研究员为该文共同第一作者，何中虎研究员团队的曹双河研究员为通信作者。该研究得到科技创新2030-重大项目（2023ZD0406903）、国家自然科学基金项目（32272182）和中国农业科学院科技创新工程的支持。
The Crop Journal |New transcriptomic insights in two RNAi wheat lines with the gliadins strongly down-regulated by two endosperm specific promoters
THE CROP JOURNAL
The Crop Journal英文宣传片，敬请收看！
The Crop Journal (《作物学报（英文版）》)是中国科协主管，中国作物学会、中国农业科学院作物科学研究所和中国科技出版传媒股份有限公司共同主办的学术期刊，创刊于2013年10月。办刊宗旨为刊载作物科学相关领域最新成果，开展国际学术交流，促进我国作物科学研究水平及国际影响力的提升。主要刊登作物遗传与育种、作物基因组与分子育种、作物驯化与重要种质资源进化、作物分子生理与生态、作物栽培与耕作系统、作物与微生物互作、作物与环境互作及其适应性、作物基因组进化与选择、作物重要农艺性状发育、生物技术/工具/大数据等领域以第一手资料撰写的研究论文、研究简报以及专题综述等。2024年The Crop Journal的SCI影响因子为5.6，在JCR农学和植物学两个学科位于Q1区，并位列中科院分区农林类期刊一区。2019–2023年获中国科技期刊卓越行动计划重点项目资助，2024–2028年获中国科技期刊卓越行动计划二期英文梯队项目资助。
（转自：小麦研究联盟）
