郭自峰组利用高分辨率基因型-表型图谱鉴定出控制小麦籽粒数目和大小的TaSPL17基因
图：27 个穗部性状基因型-表型GWAS结果图谱
小麦是世界三大粮食作物之一，穗部性状是决定小麦产量的关键因素。六倍体小麦穗子一般包含15-30个小穗，单个小穗最多可以产生8-12个小花/小花原基，单个小花包括内稃，外稃，籽粒，花药以及芒等组织。增加籽粒同化物的分配对提高小麦产量具有重要的影响。籽粒和其他穗部结构（穗糠）之间遗传关系是决定籽粒同化物分配的重要因素。然而，同化物在小麦籽粒和其他穗部结构（穗糠）之间分配的遗传分子机理还没有充分解析。因此鉴定同化物在小麦籽粒和穗糠之间分配的调控因子，解析相关分子机理对提高小麦产量具有重要的意义。
中国科学院植物研究所郭自峰研究组最近利用来自世界范围内的306份小麦约4千万的SNP，对穗长，穗重，籽粒重，千粒重，小穗数，芒重，糠重等27个穗部性状进行全基因组关联性分析，共鉴定590个关联的区段，其中对于穗子的间接性状我们发现了更强的峰值，认为通过间接性状的方法来鉴定出强关联信号的方法是可行的。同化物分配性状的GWAS结果鉴定到TaSPL17为调控相关性状的候选基因，进一步的分析发现TaSPL17通过调控小穗和小花分生组织的发育来控制籽粒的大小和数量，进而提高单株籽粒产量。生物信息学分析表明TaSPL17的单倍型具有明显的地理分布差异，且受到了驯化和育种选择。该研究一方面为小麦穗部性状的研究提供了高密度的遗传图谱，为穗部形态的遗传改良提供了宝贵的资源，同时也为小麦候选基因检测和克隆提供了快速的遗传解决方案。
该研究成果于8月28日在线发表于学术期刊Genome Biology。中国科学院植物研究所博士生刘洋洋，中国农业科学院作物科学研究所陈隽助理研究员以及中国科学院遗传与发育生物学研究所尹长斌助理研究员为论文的共同第一作者，中国科学院植物研究所郭自峰研究员、中国科学院遗传与发育生物学研究所鲁非研究员和中国农业科学院作科所马有志研究员、郝元峰研究员为共同通讯作者。中国农科院作物科学研究所何中虎研究员、张学勇研究员和郝晨阳研究员，西北农林科技大学吴建辉教授参与并指导了该工作。项目研究得到中国科学院战略性先导科技专项、农业科技创新工程、国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略优先研究计划、海南崖州湾种子实验室的资助。