這項(xiàng)研究由北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究所國(guó)家小麥改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳世生研究組報(bào)告。植物結(jié)構(gòu)對(duì)植物的發(fā)育和生產(chǎn)力有重大影響，因此已在各種植物物種中進(jìn)行了廣泛的研究。然而，對(duì)小麥植物結(jié)構(gòu)調(diào)控基因和分子機(jī)制的研究仍然有限。最??近組裝的參考基因組序列和產(chǎn)生的突變種群為研究人員提供了必要的資源來識(shí)別參與調(diào)控小麥植物結(jié)構(gòu)的基因。陳世生研究組的白勝生、王桂平和他們的同事旨在識(shí)別負(fù)責(zé)調(diào)控小麥結(jié)構(gòu)的基因。

研究團(tuán)隊(duì)利用圖位克隆技術(shù)鑒定出TaAPA2基因，發(fā)現(xiàn)該基因編碼一種具有vWA 和 Vwaint 結(jié)構(gòu)域的新型蛋白質(zhì)。隨后，他們利用三種方法證明了該基因在調(diào)節(jié)小麥多種結(jié)構(gòu)特征方面的關(guān)鍵作用：20 個(gè)獨(dú)立的 EMS 突變體、CRISPR/Cas9 介導(dǎo)的基因編輯和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)基因補(bǔ)充。作者提供的證據(jù)表明，TaAPA2中的半顯性 EMS 突變可能通過顯性負(fù)效應(yīng)起作用，并驗(yàn)證了野生型 TaAPA2 NC4與突變蛋白之間的相互作用以及 TaAPA2 NC4的自身相互作用。此外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn) TaAPA2 與 TaCCDC115 相互作用，TaCCDC115 是一種參與液泡型 H+-ATPase (V-ATPase) 組裝的蛋白質(zhì)。普通小麥品種 Fielder 中 TaCCDC115 的敲除突變體表現(xiàn)出明顯的生長(zhǎng)遲緩。觀察到 TaCCDC115 與 V-ATPase 亞基 TaVHA-c 之間的相互作用會(huì)干擾本氏煙葉中 TaAPA2 與 TaCCDC115 之間的結(jié)合。

“克隆出 TaAPA2后，我們現(xiàn)在準(zhǔn)備深入研究其分子機(jī)制。TaAPA2具有巨大的潛力，可以增強(qiáng)我們對(duì)含有 vWA 結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)及其在塑造小麥植物結(jié)構(gòu)中的作用的理解，”陳說。