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小麦是全球最重要的粮食作物之一，在我国粮食安全中扮演着至关重要的角色。提高小麦产量一直是小麦研究与育种领域的热点和难点问题。小麦的穗分枝等穗型性状是单株产量的重要决定因素，也是小麦选育的关键农艺性状之一。然而，由于小麦是异源六倍体，基因组庞大且复杂，约为水稻的34倍、大豆的16倍、玉米的7倍和大麦的3倍，并且转化困难，这极大地增加了小麦研究的难度。相比于水稻、玉米和大麦，小麦在穗型调控的分子水平研究相对较为空白。

中国科学院遗传与发育生物学研究所的焦雨铃研究组与中国农业大学的王向峰研究组合作，利用前人筛选出的我国小麦微核心种质，通过转录组关联分析和基因共表达网络分析，研究了幼穗发育的基因表达调控网络，并验证了其中的关键因子在穗粒数调控中的作用。研究结果揭示了多个与穗粒数相关的核心共表达模块。研究人员对其中10个基因进行了过表达分析，发现过表达基因TaTFL1能够延长幼穗分化时间，增加小穗数、小花数和穗粒数；而过表达基因TaPAP2和TaVRS1则能够缩短幼穗分化时间，减少小穗数、小花数和穗粒数。这些研究结果为进一步解析小麦穗发育的遗传调控提供了理论基础，并为有效利用与穗粒数相关的分子模块进行了初步技术验证。

该研究结果于2017年8月14日在线发表在《植物生理学》（Plant Physiology）上（DOI: 10.1104/pp.17.00694）。焦雨铃研究组的博士后王元格和已毕业博士生于浩澎为该文章的共同第一作者。焦雨铃研究员和王向峰教授为共同通讯作者，中科院遗传发育所的童依平研究员和高彩霞研究员参与了该研究。该研究得到了中国科学院分子模块设计育种先导科技专项、转基因专项等项目及植物基因组学国家重点实验室的资助。

原文摘要：

转录组关联分析鉴定小麦穗型调控因子

摘要：小麦花序的构型及其复杂性是影响产量的最重要农艺性状之一。例如，小麦穗在穗数（特化的生殖分枝）和花数（产生种子的穗分枝）方面存在显著差异。小麦三个同源且高度相似的亚基因组的庞大和重复性阻碍了利用遗传学方法发现可用于产量改良的有益等位基因。本研究采用群体关联转录组学方法，分析了90个小麦品系（包括74个地方品种和16个优良品种）发育中穗的转录组，并将基因表达与穗复杂性性状的变异相关联。结合共表达网络分析，我们推断出与穗复杂性相关的基因身份。重要的是，进一步的实验研究确定了其表达与穗复杂性相关并影响穗复杂性的调控基因。本研究中采用的关联转录组学方法能够快速鉴定具有复杂基因组的作物中重要农艺性状的遗传基础。