跨界基因快报03：异源基因“落地”小麦

普通小麦（Triticum aestivum L.，AABBDD，2n=6x=42）是全球最重要的粮食作物之一，年种植面积约2.2亿公顷，年产量超过7.5亿吨，为全球人口直接提供约19%的热量和20%的蛋白质。过去50年，中国小麦平均单产从1978年的约1845 kg/ha提升至2021年的约5810 kg/ha，增长了3倍以上。然而，面对气候变化加剧、病虫害频发和人口持续增长的多重压力，传统育种已难以满足需求。

小麦的近缘种、属中蕴藏着大量抗病、抗逆、丰产、优质等优良基因，是小麦改良的巨大基因库。通过遗传转化技术将这些异源基因导入栽培小麦，已成为拓展小麦遗传基础、突破产量瓶颈的重要手段。

一、异源基因转化小麦

*个人整理，欢迎参考

DOI：10.1038/s41467-025-61917-5

研究背景：小麦产量由三个核心要素构成——单位面积穗数、每穗粒数和粒重。当穗数达到一定水平后，增加每穗粒数是提升产量的更有效途径。然而，每个小麦小穗通常产生多达12个小花原基，但超过70%的小花在发育过程中败育。如何提高小花育性、增加每穗粒数，是产量突破的关键。

基因来源：冰草（Agropyron cristatum），小麦的野生近缘种。

基因功能：AcRR1编码响应调节子，在冰草中调控生长发育。

转化结果：

• 在普通小麦中异源表达AcRR1，每穗粒数显著增加，粒重不受影响；
• 大田条件下籽粒产量提高9.7-12.3%；

Fig. 2 AcRR1 increases the GNS and grain yield of wheat.

• 转基因植株生长加快、春化时间缩短；
• 机制上，AcRR1通过激活TaWOX11-2D和TabHLH25-5B–TaFTs的表达，促进小花育性和提早抽穗。

Fig. 4 AcRR1 promotes growth and reduces the requirement for the vernalization of winter wheat.

育种价值：AcRR1是来自冰草的珍贵异源基因，能够激活小麦产量形成的遗传网络，为通过引入异源基因提高小麦生产力提供了新途径。

关于植物遗传转化

异源表达不同物种来源的功能基因是验证基因功能的成熟路径。从冰草AcRR1的高产基因到山羊草Sr62/Lr47的抗病基因——顶尖研究成果的落地，都离不开可靠的遗传转化技术平台。作为专业的植物遗传转化技术服务公司，青岛吉农基因科技有限公司提供：

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