3月25日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團隊通過基因編輯技術(shù)成功創(chuàng)制出小葉夾角、株型緊湊的谷子新種質(zhì)，為提升谷子密植條件下的光能利用效率和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了重要遺傳材料。相關(guān)成果在線發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志（Plant Biotechnology Journal）》上。
谷子是起源于我國的糧飼兼用雜糧作物，具有營養(yǎng)全面均衡，耐旱耐貧瘠，C4高光效特性，是北方干旱、半干旱地區(qū)主要栽培作物之一。長期以來，提高種植密度是作物單產(chǎn)提升的關(guān)鍵栽培措施，但由于谷子栽培品種株型松散、葉夾角較大，高密度種植通常導(dǎo)致植株間競爭加劇，光合能力不足以及結(jié)實率下降，限制了作物產(chǎn)量的提升。因此，創(chuàng)制緊湊株型新種質(zhì)，對推動谷子大面積單產(chǎn)提升有著重要作用。
研究團隊通過對谷子核心種質(zhì)資源的葉夾角關(guān)鍵基因優(yōu)異單倍型鑒定分析，發(fā)現(xiàn)自然變異中不存在谷子小葉夾角的優(yōu)異等位基因變異。隨后，研究團隊以Ci846為受體，利用基因編輯技術(shù)，靶向編輯調(diào)控谷子葉夾角的關(guān)鍵基因SiLG1和SiLG2，創(chuàng)制了2個緊湊株型的突變體 silg1 和 silg2 。研究結(jié)果表明，兩類突變體葉夾角分別比對照減小約5/6和4/5，透光率分別提高了10.5‰和7.1‰。在山西大同地區(qū)田間試驗顯示，兩突變體產(chǎn)量分別較對照可提高20%和9.6%以上，展現(xiàn)出良好的增產(chǎn)潛力。進一步研究發(fā)現(xiàn)，SiLG1和SiLG2可通過生長素合成及信號通路關(guān)鍵基因SiTAR2、SiDAO、SiARFs 等參與促進葉舌發(fā)育，從而調(diào)控植株葉片夾角變化。該研究為谷子緊湊株型育種改良提供了新視角和重要基因靶點，對促進谷子產(chǎn)量提升具有重要意義。
作科所博士研究生張仁梁為論文的第一作者，賈冠清研究員、刁現(xiàn)民研究員為論文共同通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、作物基因資源與育種全國重點實驗室、國家谷子高粱產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目資助。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70037
日期：2025-03-31
谷子是起源于我國的糧飼兼用雜糧作物，具有營養(yǎng)全面均衡，耐旱耐貧瘠，C4高光效特性，是北方干旱、半干旱地區(qū)主要栽培作物之一。長期以來，提高種植密度是作物單產(chǎn)提升的關(guān)鍵栽培措施，但由于谷子栽培品種株型松散、葉夾角較大，高密度種植通常導(dǎo)致植株間競爭加劇，光合能力不足以及結(jié)實率下降，限制了作物產(chǎn)量的提升。因此，創(chuàng)制緊湊株型新種質(zhì)，對推動谷子大面積單產(chǎn)提升有著重要作用。
研究團隊通過對谷子核心種質(zhì)資源的葉夾角關(guān)鍵基因優(yōu)異單倍型鑒定分析，發(fā)現(xiàn)自然變異中不存在谷子小葉夾角的優(yōu)異等位基因變異。隨后，研究團隊以Ci846為受體，利用基因編輯技術(shù)，靶向編輯調(diào)控谷子葉夾角的關(guān)鍵基因SiLG1和SiLG2，創(chuàng)制了2個緊湊株型的突變體 silg1 和 silg2 。研究結(jié)果表明，兩類突變體葉夾角分別比對照減小約5/6和4/5，透光率分別提高了10.5‰和7.1‰。在山西大同地區(qū)田間試驗顯示，兩突變體產(chǎn)量分別較對照可提高20%和9.6%以上，展現(xiàn)出良好的增產(chǎn)潛力。進一步研究發(fā)現(xiàn)，SiLG1和SiLG2可通過生長素合成及信號通路關(guān)鍵基因SiTAR2、SiDAO、SiARFs 等參與促進葉舌發(fā)育，從而調(diào)控植株葉片夾角變化。該研究為谷子緊湊株型育種改良提供了新視角和重要基因靶點，對促進谷子產(chǎn)量提升具有重要意義。
作科所博士研究生張仁梁為論文的第一作者，賈冠清研究員、刁現(xiàn)民研究員為論文共同通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、作物基因資源與育種全國重點實驗室、國家谷子高粱產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目資助。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70037
日期：2025-03-31
