一种影响小麦籽粒和旗叶形态的von Willebrand因子a型蛋白的鉴定

小麦生产对全球粮食安全至关重要，持续提高粮食产量是满足不断扩大的人口营养需求的必要条件。粒径与粒重呈正相关，而旗叶是籽粒发育光合同化物的主要来源，因此籽粒和旗叶形态是决定小麦最终产量潜力的因素。鉴定涉及籽粒和旗叶形态的基因仍然是高产小麦精准育种和栽培的重要步骤

中国农业科学院作物科学研究所的周春云、熊洪春和他们的同事在刘路祥的团队中，通过从圆粒1（rg1）小麦突变体中基于图谱的克隆，鉴定了一种影响粒径和旗叶形态的含有von Willebrand因子a（vWA）-/Vwaint结构域的蛋白质，并揭示了突变体表型变异的分子机制。这项研究发表在《科学中国生命科学》杂志上

该团队从冬小麦品种中麦175的背景中鉴定了一个旗叶和株高较短的圆粒（rg1）突变体，并将rg1基因精细定位到染色体7D上163kb的物理间隔上。基因序列分析表明，编码vWA和Vwaint结构域蛋白的TraesCS7D02G010200是RG1的候选基因。来自京411和农大5181背景的7个圆粒/短旗叶突变体的错义突变支持TraesCS7D02G010200是导致粒径和旗叶形态改变的原因基因

进一步的蛋白质结构建模表明，位于蛋白质折叠关键位点的氨基酸取代，特别是在高度保守的Vwaint结构域中，导致了圆粒/短旗叶表型。对蛋白质相互作用和激素含量的进一步分析表明，RG1可能通过与类异戊二烯合成蛋白MCT的相互作用调节GA和ABA水平，这可能有助于减小粒径和旗叶长度

此外，自然变异群体也被用于识别与不同粒径相关性状相关的单倍型

本研究揭示了vWA结构域在粒径和旗叶形态调控中的作用。它提供了包括RG1单倍型在内的理论基础和遗传资源，可以促进小麦和潜在的其他谷物作物的粒径和重量的改善 More information: Chunyun Zhou et al, Identification of a von Willebrand factor type A protein affecting both grain and flag leaf morphologies in wheat, Science China Life Sciences (2024). DOI: 10.1007/s11427-024-2629-1

Journal information: Science China Life Sciences