大麦小穗上籽粒大小与重量的位置性变异及其受miRNA调控的HvSPLs和HvAP2/ERF转录因子家族的遗传基础

《Annals of Botany》：Genome-wide association analysis identifies candidate miRNA-targeted genes associated with spatial grain size and weight variation in barley

　　

摘要

籽粒大小和重量的均一性对于提高籽粒质量至关重要。降低小穗上籽粒大小和重量的空间变异对于提高籽粒均匀度、质量以及培育产量稳定的大麦品种具有重要意义。然而，关于温带谷物（包括大麦）籽粒形状的分子遗传基础知之甚少。因此，我们研究了大麦小穗上籽粒的大小和重量，比较了两行和六行小穗的顶部与基部籽粒，以及六行小穗的中部与侧部籽粒。无论行型如何，大麦小穗的基部籽粒更为均匀。两行大麦的籽粒显著更宽，千粒重更高，而六行大麦的籽粒更长，籽粒面积更大。结果显示，籽粒大小和重量存在明显的基部至顶部梯度，这表明该变异受遗传控制。基于基因的分析鉴定了一组受miRNA调控的转录因子家族，即SQUAMOSA启动子结合蛋白样蛋白（HvSPLs）和APETALA2/乙烯响应因子（HvAP2/ERF），它们与大麦中与籽粒大小相关的性状有关，从而在温带谷物中建立了位置性籽粒特征与miRNA驱动调控机制之间的新联系。这些结果为揭示HvSPLs和HvAP2/ERF的生物学功能提供了重要基础，它们对于调控农艺性状以及理解它们在大麦等温带谷物中的作用具有重要潜力。miRNA靶向的HvSPL和HvAP2/ERF基因的遗传变异将为作物育种提供更多的自然性状增强等位基因。

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大麦, 籽粒大小, 全基因组关联分析, HvSPLs, HvAP2/ERFs, miRNA调控基因