小麦作为世界三大粮食作物之一,为40%的人口提供食物。随着全球粮食需求的增加和耕地的减少,提高小麦产量对我国粮食安全具有重要意义。小麦产量由亩穗数、穗粒数和千粒重构成,其中千粒重受籽粒长度、籽粒大小和灌浆充实度调控,是遗传力相对较高的数量性状。本课题组前期通过特异位点扩增片段测序(SLAF-seq)的方法构建了小麦品种中国春与石新828粒长相关的遗传连锁图谱,定位到一个位于2D染色体长臂上的关键QTL位点qGL2D,并利用次级定位群体与转录组学结合的手段定位到调控籽粒长度和重量的关键基因TaIBH1-2D。本研究综合利用遗传学、生物化学、基因组学和代谢组学等研究方法,解析了 TaIBH1-2D与其相互作用蛋白TaSnRK1α1-1D调控此网站小麦genetic fate mapping粒长与粒重的分子机制,具体研究结果如下:1、对TaIBH1-2D小麦过表达材料与基因敲除突变体Taibh1-2ABD-cr的农艺性状分析显示,TaIBH1-2D过表达小麦粒长变短、千粒重降低,而Taibh1-2ABD-cr显示为小麦粒长和千粒重都显著增加。多组学分析显示,TaIBH1-2D一方面抑制细胞伸长基因TaEKPA2和TaEXPA4的表达,抑制籽粒种皮细胞伸长生长,导致籽粒长度缩短;另一方面TaIBH1-2D降低蔗糖长距离运输关键基因TaSUT1的表达,抑制蔗糖从旗叶向外运输,降低籽粒的灌浆,从而导致籽粒千粒重降低。2、利用酵母双杂交文库筛选,找到TaIBH1-2D互作蛋白TaSnRK1α1-1D,并通过体外蛋白Pull down、原生质体内参比双分子荧光互补和烟草瞬时转化CoIP等方法证明二者在体内与体外有相互作用。遗传学分析显示TaSnRK1α1-1D过表达促进小麦籽粒种皮细胞伸长生长,增加小麦籽粒长度和千粒重。RT-qPCR分析显示TaSnRK1α1-1D过表达促进TaEXPA2、TaEXPA4和TaSUT1的表达。代谢分析显示TaSnRK1α1-1D过表达株系中,旗叶淀粉含量显著下降,蔗糖含量显著升高。这些结果表明TaSnRK1α1-1D能够通过促进细胞伸长和灌浆来调控小麦籽粒发育。3、体外激酶实验显示TaSnRK1α1-1D能selleck Dinaciclib够直接磷酸化TaIBH1-2D。体内杂交材料和cell-free半体外蛋白降解实验证实,TaSnRK1α1-1D降低了 TaIBH1-2D的蛋白稳定性,促进其降解。综上所述,本研究揭示了粒长关键基因TaIBH1-2D通过抑制小麦籽粒种皮细胞伸长和旗叶中蔗糖的源-库运输,负调控小麦籽粒发育的潜在机理;系统阐述了TaSnRK1α1-1D通过磷酸化调控TaIBH1-2D蛋白稳定性,进而促进小麦籽粒发育的分子机制,为高产小麦品种培育提供优异等位基因和理论指导。