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【央视新闻客户端】

近日，江苏徐淮地区徐州农科所小麦研究团队联合河北师范大学、中科院遗传发育所农业资源中心等单位，在国际著名期刊《Molecular Plant》在线发表了题为“PEDUNCLE LENGTH 1 regulates wheat peduncle elongation through brassinosteroid signaling pathway”的研究论文。该研究图位克隆了一个特异性调控小麦穗下节长度的关键基因TaPL1，并深入解析了其通过调控油菜素内酯（BR）信号通路调节穗下节伸长的分子机制，为小麦株型遗传改良提供了重要基因资源和理论依据。

穗下节作为连接旗叶与穗的重要枢纽，不仅支撑植株高度，还承担水分、养分运输及灌浆期碳水化合物临时储存与再动员的功能，直接关系到籽粒灌浆效率及小麦最终产量。该研究团队前期在科农9204中鉴定到一个调控小麦穗下节长度的主效QTL位点QFiritl-6B，精细定位和序列分析发现置信区间内一个编码MADS-box蛋白的基因TraesKN6B01HG34760在亲本间存在10.7 kb的大片段缺失和多个SNP/Indel变异。基因表达分析表明该基因在近等基因系中显著差异表达，被确定为候选基因并命名为TaPL1。

过表达TaPL1可使穗下节长度增加28.4%，株高增加7.6%；而敲除突变体则出现穗下节缩短24.9-45.4%，株高降低7.9-16.7%的表型。值得注意的是，tapl1敲除系在千粒重和粒宽方面分别显著增加3.1-8.5%和3.4-5.1%，表明该基因在协同调控小麦株型与籽粒发育中具有多效性。

机制研究表明，TaPL1通过调节BR信号通路调控穗下节伸长。转录组分析、外源激素处理与内源激素含量测定结果一致显示，TaPL1缺失导致BR信号响应减弱。进一步通过ChIP-qPCR、EMSA和双荧光素酶报告实验证明，TaPL1可直接结合BR信号负调控因子TaBKI1-A1/B1的启动子区并抑制其表达。同时，TaPL1功能缺失还会引起赤霉素（GA）水平下降，表明BR与GA通路共同参与该过程，通过激素互作和交叉对话调控穗下节细胞的伸长。

单倍型分析表明，TaPL1的优良单倍型TaPL1-K在降低穗下节长度和株高的同时也增加粒重，在现代小麦品种中的分布频率仅为9.0%。以上研究不仅揭示了TaPL1-BR模块调控小麦穗下节伸长的分子机制，也为小麦株型设计提供了遗传资源。

江苏徐淮地区徐州农科所张娜副研究员和河北师范大学李俊明教授、汤文强教授为共同通讯作者；河北师范大学柳洪副教授、支丽雅博士和乔华亮博士研究生为该论文的共同第一作者。徐州所刘东涛研究员、马红勃副研究员，中科院遗传发育所纪军研究员、王磊研究员也给予重要指导和帮助。该研究得到国家自然科学基金、河北省自然科学基金和国家产业体系等项目的资助。

https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.09.003

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