廣東
近日，《自然—通訊》期刊發表了山西農業大學研究員王拴鎖團隊的研究論文。該研究成功克隆了控制谷子株高、分蘗和氮代謝的關鍵基因SiSD1，首次揭示了SiSD1sisd1雜合基因型在谷子雜交育種中的增產效應及其氮代謝互補機制，為谷子分子設計育種提供了重要的基因資源和理論支撐。山西農業大學博士研究生王晨燕、副研究員趙凱、副教授張會、已畢業碩士研究生徐晨陽、在讀碩士研究生許玉清為共同第一作者。后稷實驗室（雜糧生物育種山西省實驗室）研究員王拴鎖、研究員孔照勝，以及中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員、中國科學院院士傅向東為論文共同通訊作者。
谷子（Setaria italica）是我國干旱和半干旱地區重要的傳統糧食作物，因其抗旱、耐貧瘠、養分利用效率高，被視為應對極端氣候變化下糧食安全挑戰的理想作物。但是谷子生產中長期存在株高過高、分蘗少、易倒伏等問題，導致單位面積產量遠低于水稻、小麥等主糧作物，平均單產僅為2.5~3.5噸公頃。
20世紀中葉的“綠色革命”已充分證明，通過調控赤霉素（GA）合成與信號轉導途徑優化作物株型，可顯著提升產量。然而，在谷子這一重要的旱作C4作物中，是否存在與水稻、小麥類似的綠色革命基因？是否在育種實踐中已被應用？回答上述核心科學問題，對于深入解析谷子株型調控的遺傳基礎、推動谷子分子設計育種具有舉足輕重的意義。
針對上述科學問題，該團隊組裝了矮稈多分蘗高產谷子品種“噸谷”的T2T完整基因組，并在此基礎上克隆了水稻綠色革命基因SD1的直系同源基因SiSD1。研究發現，“噸谷”中SiSD1的單堿基缺失導致移碼突變和蛋白質翻譯提前終止，使活性赤霉素含量顯著降低，在降低株高、增加分蘗的同時優化了氮代謝配置。
群體遺傳學證據表明，SiSD1在谷子馴化過程中受到選擇，擁有關鍵SNP位點的優異單倍基因型材料赤霉素含量適度降低，呈現粗壯莖稈和大穗表型，并優先保障籽粒產量。
尤為重要的是，SiSD1sisd1雜合基因型在已大面積推廣的雜交種中占比高達88.8%，直接驗證了這一分子機制在育種實踐中的核心價值。該研究還揭示了SiSLR1–SiERFs–SiSD1分子模塊對株型建成的精細調控機制。
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