Plant Com | 华中农大小麦改良创新团队与中国农科院作科所合作解析小麦籽粒发育中营养物质动态变化的遗传基础

2024年1月3日， 华中农大小麦改良创新团队与中国农科院作科所合作在Plant Communications发表题为“Dynamic metabolic-QTL analyses provide novel biochemical insights into the kernel development and nutritional quality improvement in common wheat”的研究论文，介绍了小麦籽粒发育过程中代谢物的动态变化规律及其潜在的遗传基础，为小麦代谢组学研究和营养品质遗传改良提供了新的见解和资源。

代谢物的积累在小麦籽粒不同发育阶段变化明显，然而，其变化的遗传调控和分子基础仍然鲜为人知。本研究首先对小麦灌浆期、成熟期和萌发期籽粒进行了广泛靶向代谢组学分析，共检测并鉴定出625个已知代谢物。进一步利用重组自交系群体，在这三个不同的发育阶段分别定位到3173、3143和2644个代谢物数量性状位点（mQTL），发现仅有52个mQTL同时定位在这三个阶段，表明小麦籽粒代谢物积累的调控具有高度的发育时期特异性，同时研究不同发育时期可以更全面系统地解析营养物质的代谢调控网络（图1）。

图1 小麦籽粒三个发育时期mQTL定位

随后，根据mQTL定位结果，该研究通过体外酶促反应和转基因对麦黄酮代谢途径的三个候选基因进行了功能验证，同时根据途径内代谢流的变化趋势筛选出了关键基因的优异等位变异，从而为小麦营养品质遗传改良提供了重要分子资源（图2）。

图2 麦黄酮代谢途径的解析

华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室陈伟教授、中国农业科学院作物科学研究所何中虎研究员和崖州湾国家实验室陈杰博士为该论文的共同通讯作者。博士生银波与贾静绮为该论文的共同第一作者。中国农业科学院作物科学研究所的夏先春研究员、郝元峰博士、田文斐博士，以色列特拉维夫大学的Yariv Brotman教授、Nir Sade博士，马普所的Alisdair R. Fernie教授参与了该研究的指导。该研究得到了湖北省杰青等项目的资助。

论文链接：

https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(24)00001-4

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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