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小麦是我国主要的粮食作物之一，其产量由亩穗数、穗粒数和千粒重决定。分蘖数在一定程度上决定了最终的亩穗数并进而影响产量。在模式植物拟南芥和水稻中，独脚金内酯(SLs)作为一类植物激素可以抑制侧枝的生长。然而，在小麦中，SLs的生物合成和转运中的调节基因以及这些基因是否参与小麦分蘖知之甚少。
DWARF27（D27）基因编码一种含铁的β类胡萝卜素异构酶，参与SLs的合成。近日，Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了山东农业大学生命科学学院王芳副教授和张宪省教授为通讯作者、赵玢等为第一作者题为“TaD27-B Gene Controls the Tiller Number in Hexaploid Wheat”的研究论文。该研究结果显示小麦TaD27-B基因是调控小麦分蘖数目的关键因子。
▲图TaD27-RNAi小麦植株表型分析
小麦TaD27s具有三个等位基因TaD27-A、TaD27-B、TaD27-D，实时荧光定量PCR和原位杂交分析显示TaD27s在小麦各个时期的幼叶、分生组织、腋生分生组织、小穗原基中均有表达。由于TaD27-B在腋芽中表达量最高，因此重点对其进行了功能分析。
与对照相比，在返青期、拔节期和成熟期TaD27-RNAi T3代株系的分蘖数目均有不同程度的增多，而TaD27-B-OET3代株系分蘖数目均有不同程度的减少。水培条件下，TaD27-RNAi转基因小麦的腋芽生长速度明显加快，而TaD27-B-OE转基因小麦的腋芽生长速度明显减慢。外源施加独脚金内酯类似物GR24及其抑制剂TIS108分别可以恢复TaD27-RNAi和TaD27-B-OE的腋芽表型。同时，列当萌发实验证明，与野生型相比，TaD27-RNAi转基因小麦中SLs的含量有所降低，而TaD27-B-OE转基因小麦中SLs的含量有所增加。
▲图 TaD27-B-OE小麦植株表型分析
这表明TaD27-B很可能通过参与SLs的生物合成调控小麦腋芽的数目。TaD27-RNAi转基因腋芽转录组测序结果显示，许多基因参与到小麦SLs信号通路中共同调控小麦腋芽发育，例如生长素合成及信号转导基因。基因共表达网络分析显示19个转录因子与TaD27-B关系更为密切，研究结果为下一步探索小麦分蘖调控的机理奠定了基础。
该研究工作得到了国家转基因专项、山东省自然科学基金重大基础研究等项目资助。
