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中国农业大学农学院小麦研究中心近日在《自然》杂志在线发表研究论文《BR与GA激素平衡调控小麦株型和产量的分子机制》。研究团队通过多年大规模田间表型调查和遗传学研究，鉴定到一个显著提升小麦群体产量的关键位点，为高产高效半矮秆小麦新品种培育提供了重要基因资源和新的育种策略。同时，这项研究还鉴定到一个油菜素内酯信号转导的关键正调控因子ZnF，在理论上加深了对BR信号途径的认识。

小麦是世界上种植面积最大的粮食作物，为人类提供21%的食物热量和20%的蛋白质来源。国内外实践表明，品种对提高作物单产的贡献率达到40%以上，其中关键基因的发掘和利用对小麦产量遗传改良起到重要推动作用。比如上世纪中叶的“绿色革命”通过利用Rht-B1b或Rht-D1b等矮秆基因，显著降低小麦株高，提高了收获指数，解决了植株倒伏问题，从而实现了单产的大幅度提升。但是，Rht-B1b 或Rht-D1b矮秆等位变异同时存在粒重和氮素利用效率显著降低等不良效应。 因此，挖掘和利用新的矮秆基因资源，培育不依赖于Rht1-B1b或Rht1-D1b的半矮秆小麦品种，一直是小麦遗传育种领域关注的热点问题之一。

中国农业大学农学院小麦研究中心历时十年，基于正向遗传学研究策略，在4B染色体短臂上鉴定到一个协同提升小麦产量和氮素利用效率的半矮秆位点。该位点为一段500 Kb左右的大片段缺失，导致3个紧密连锁的基因丢失，即Rht-B1/EamA-B/ZnF-B，命名为r-e-z单倍型。与绿色革命基因型Rht-B1b相比，r-e-z缺失单倍型保持了半矮秆株型，且茎秆强度、耐密性、收获指数、千粒重和产量等均有显著提升。在群体水平下，缺失单倍型可使小麦增产10%以上。

该研究鉴定到一个稀有单倍型r-e-z，含有一个协同控制株型、产量和氮素利用效率的遗传模块（Rht-B1/ZnF-B）。其中，ZnF是BR信号的正调控因子，而Rht-B1是GA信号的负调控因子。利用r-e-z单倍型介导的BR和GA激素再平衡，可以培育出矮秆抗倒、高产和氮素高效利用的小麦品种，在突破现有绿色革命品种产量瓶颈方面有潜在的重要育种利用价值。

孙其信教授作为学术带头人的中国农业大学农学院小麦研究中心长期围绕多倍体小麦产量性状形成、小麦广适性的遗传基础和分子机制、小麦品质性状遗传调控等一系列重要科学问题开展系统深入的研究。团队近十年共获得国家科技进步二等奖1项，国家技术发明二等奖1项，近5年在小麦研究领域发表高水平研究论文50余篇。

文/北京青年报记者 雷嘉

编辑/彭小菲