小麦是全球分布最广泛的粮食作物，世界上约有35%的人口以小麦为主食。近年来，全球多个地区频繁遭遇极端天气，导致部分小麦主产国的小麦产量受损、质量下降，这直接关系到国家粮食安全。根系负责作物水分和养分的获取，对作物环境适应性以及维持作物在极端条件下的产量至关重要。因此，鉴定更多调节小麦根系生长发育的基因并阐明其潜在机制，对于保证小麦在不同环境下的稳产至关重要。
2023年9月4日，Journal of Genetics and Genomics在线发表中国农业大学小麦研究中心题为“TaANR1-TaMADS25 module regulates lignin biosynthesis and root development in wheat (Triticum aestivum L.)”的研究论文。该研究揭示了TaANR1-TaMADS25协同调控小麦木质素合成和根系发育的分子机制，并且证明了TaANR1-TaMADS25模块可以确保小麦在不同环境下均能获得良好的田间表现，为小麦环境适应性育种提供了新思路。
在模式植物中，MADS-box转录因子家族中的AGL17亚家族已经被证明在调控根系发育中发挥重要作用。TaANR1是小麦中的一个增产基因，但是它对小麦根系发育的调控以及它如何促进小麦增产的机制并不清楚。该研究中，作者鉴定到TaANR1的一个互作蛋白TaMADS25。TaMADS25基因的敲除显著影响小麦主根生长，并且降低小麦对氮素营养的吸收和抗旱性。进一步研究表明，TaANR1和TaMAD25可以协同调控木质素合成相关基因的表达及小麦根系中木质素的积累。该研究不仅揭示了小麦根系发育的调控机制，而且为提高小麦氮素利用效率和抗旱性提供了新的基因资源。
TaANR1-TaMADS25协同调控小麦木质素合成和根系发育的工作模型
综上所述，发现TaANR1-TaMADS25调控根系发育模块不仅加深了我们对小麦根系发育机制的理解，而且揭示了MADS-box成员之间的相互作用在调节小麦根系发育中的意义。
作者简介
中国农业大学小麦研究中心博士生徐伟亚和博士后陈永明为该论文共同第一作者，邢界文副教授为通讯作者，小麦研究中心尤明山教授、倪中福教授、彭惠茹教授等对该工作进行了指导和帮助。相关工作得到国家自然科学基金资助。
引用本文
Weiya Xu, Yongming Chen, Bin Liu, Qiuyuan Li, Yilan Zhou, Xuanshuang Li, Weilong Guo, Zhaorong Hu, Zhenshan Liu, Mingming Xin, Yingyin Yao, Mingshan You, Huiru Peng, Zhongfu Ni, Jiewen Xing. (2023). TaANR1-TaMADS25 module regulates lignin biosynthesis and root development in wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Genetics and Genomics.
DOI：10.1016/j.jgg.2023.08.011
第一作者面对面
自我介绍
我是徐伟亚，出生于安徽省亳州市，中国农业大学博士研究生，研究方向为小麦氮素高效利用基因的克隆和分子机理解析。
业余兴趣爱好
阅读，爬山。
目标或愿景
厚植爱农情怀，练就兴农本领。
你心目中最喜欢或敬仰的科学家
孟德尔和摩尔根。因为有这两位伟大的科学家，所以有了遗传学这一多彩的学科。也正是因为有了遗传学我们才能对生命的发生、发育、传代与进化有更深的认识，才能有机会去解决生命科学中存在的问题。
如何向你的家人朋友介绍研究的内容和意义？
大家常说绿叶陪衬了红花，其实不然，绿叶也是被大家欣赏的，说到底根才是牺牲最大的那个。为了更好地为地上部供应营养和水分，植物根系深埋于地下，在不同的环境下调节自身生长发育。我们的这篇研究论文，主要是对参与调控小麦根系发育的基因进行克隆，并对其调控根系发育的机理加以解析，同时揭示根系发育在作物生产中的重要性。
在课题研究过程中，你遇到过什么特别的困难，是如何克服的？
其实所有的生物体包括小麦都是非常复杂的，我们目前还没有办法窥其全貌，所以在研究过程中经常会碰到一个问题，就是我们根据一个表型和一些已知的实验数据去推断这个表型背后的分子机制，但是总会发现不对或者对不上，需要重新换一个思路去分析。遇到这种情况，我觉得最有效的办法是去多看文献，然后尽可能去了解和这个课题相关的背景知识，再去做实验验证。站在前人的肩膀上，总是更容易成功一些。
在得知论文被接收后，你的感觉是什么？
论文接收后首先是很开心的，也会很有成就感。我通过这样一项研究告诉大家，这样一个基因一个组合可以通过调控小麦的根系发育，使小麦在不同环境下都能有更好的田间表现，获得更高的产量。但是这个结论和成果该怎么去应用，能不能运用到生产中，还有很长的路要走。没能在这篇论文中解决这一问题，也会有遗憾。
在你的研究领域中，你认为最挑战的科学问题是什么？
作物的环境适应性。都说农业生产是“看天吃饭”，我家里种植过各种各样的作物，也遇到过各类各样的极端天气，比如冻害、高温、干旱、淹水、病虫害等等。一般来说提高作物的环境适应性会牺牲掉产量，但是这些极端环境又不会年年出现，也不知道会在哪个地方出现，所以我们一般还是会选择高产品种，但是这些品种可能就比较“看天”。所以怎么能在提高作物产量的同时还能适当提高作物的环境适应性，虽然可能算不上最具有挑战性的问题，但是我觉得是一个比较重要的问题。
转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
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