古老Vrs1基因超级等位基因通过优化穗结构驱动现代大麦改良的成功

为解决大麦产量提升瓶颈，研究人员聚焦Vrs1基因功能等位基因Vrs1.t1对穗结构的调控机制。通过构建F2 群体和系统发育分析，发现该古老等位基因通过增加小穗长度、粒数和粒重优化穗结构，揭示其从新月沃地起源并随农业扩张传播的演化历程，为现代高产大麦品种RGT Planet的育种优势提供遗传学基础。

　　

大麦作为全球第四大谷物，其产量提升始终是育种研究的核心目标。在漫长的驯化历程中，六棱大麦因其穗部三倍于野生两棱大麦的籽粒数长期占据主导地位。然而近几十年，一种侧小穗极度退化的特殊两棱大麦——deficiens类型异军突起，其代表品种RGT Planet已成为全球种植最广的大麦品种。这种产量优势背后的遗传机制和演化历史，正是本研究要揭示的科学谜题。

研究人员通过构建RGT Planet与常规两棱大麦的F₂
群体，结合表型分析和系统发育研究，发现Vrs1.t1等位基因是决定deficiens形态的关键因子。该等位基因通过增加小穗长度（平均提升23%）、单穗粒数（增加18%）和千粒重（提高12%）三维度优化穗结构。分子钟分析显示，这一变异早在新月沃地农业起源时期就已存在，后随人类迁徙扩散至埃塞俄比亚等地，历经数千年选择最终在现代育种中焕发新生。

关键技术包括：1）构建两个F₂
分离群体进行遗传定位；2）基于全基因组关联分析鉴定Vrs1.t1功能位点；3）采用系统发育树追溯等位基因起源；4）通过田间试验量化穗部性状差异。

【Vrs1.t1等位基因的功能鉴定】
通过表型-基因型关联分析，发现携带Vrs1.t1的植株表现为典型的侧小穗退化特征，穗轴节间长度较野生型增加1.8倍，直接导致每穗可育小穗数提升至42个。

【产量相关性状的量化分析】
在同等种植密度下，Vrs1.t1纯合株系较六棱对照增产11.7%，其增产机制主要源于：1）延长的小穗空间使籽粒灌浆更充分；2）退化侧小穗减少养分竞争。

【历史起源与传播路径】
单倍型网络分析揭示Vrs1.t1等位基因存在于92%的现代deficiens品种中，其祖先单倍型与出土的公元前6000年大麦遗存共享7个特征SNP，证实该变异伴随农业革命早期就已存在。

这项研究首次阐明Vrs1.t1等位基因通过"减量提质"策略（减少无效小穗、优化资源分配）实现产量突破的分子机制。该发现不仅解释RGT Planet的商业成功，更启示古老遗传变异在现代育种中的潜在价值——那些曾被忽视的"化石基因"，可能正是应对未来粮食安全挑战的关键钥匙。论文发表于《Journal of Integrative Agriculture》，为作物驯化史的"活化石"研究提供了典范。