成都生物所龙海团队在调控小麦叶片衰老与氮分配基因挖掘方面获新进展

　　

叶片衰老是作物籽粒发育的转折点，与产量和籽粒品质密切相关。调控叶片衰老是提高产量和营养品质的重要策略，其应用很大程度上取决于我们对衰老相关基因及其分子机制的认识。然而，目前对小麦叶片衰老调控基因的认识有限。

基于科成麦1号的EMS突变体库，我们筛选获得了一个具有明显叶片褪绿和早衰特征的突变体wpg1。该突变体自拔节期起叶片显著黄化，但叶绿体结构保持完整，叶片中叶绿素含量和氮含量均显著低于野生型。深入分析发现，wpg1突变体中氮从叶片向穗部的转运过程显著加速，导致叶片氮缺乏而穗部器官及成熟籽粒氮积累增加，这直接影响了叶片光合能力并加速衰老进程（图1）。

遗传分析发现，wpg1叶片褪绿与早衰性状由一个显性基因位点控制，利用BSE分析与分子标记进一步将WPG1定位到小麦2A染色体上34.69 M-41.19 M的物理区间（图2）。转录组分析进一步证实，wpg1突变体中叶绿素合成、光合作用以及氮吸收、转运相关基因的表达显著下调，揭示了氮缺乏与叶片衰老之间的分子联系（图3）。

本研究鉴定出一个新的调控小麦叶片衰老和氮分配的关键位点WPG1，不仅为后续基因克隆与功能解析奠定了坚实基础，也为阐释小麦叶片衰老调控网络提供了关键基因资源，更指明了一条通过调控氮分配效率平衡营养生长与籽粒发育的新途径，对小麦高产优质育种具有重要指导意义。

以上研究结果以“Genetic andtranscriptomic identification of?WPG1 controlling nitrogen allocation-related leaf chlorisis andpremature senescence inwheat”为题，近日在国际学术期刊Theoretical and Applied Genetics（中科院一区TOP期刊）上发表。成都生物研究所张海莉副研究员为论文第一作者，邓光兵副研究员为通讯作者，成都生物研究所与四川农业大学联合培养硕士生张李澳参与了其中遗传定位和数据采集工作。该研究获得四川省科技支撑项目（2021YFYZ0027、2022ZDZX0014）、四川省自然科学基金（2023NSFSC021、2022NSFSC159）以及中国科学院青年创新促进会（2022377）项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s00122-025-05084-7

图1：wpg1与K1的表型、叶绿体结构、叶绿素含量及氮元素的时空分布情况。

图2：BSE分析及WPG1的遗传定位

图3：叶绿素合成、光合作用以及氮吸收转运相关基因的表达差异