小麦TaOTUB1同源基因敲除协同调控籽粒产量与开花时间的分子机制

【编辑推荐】中国研究人员发现小麦去泛素化酶基因TaOTUB1通过调控TaRCN2(开花)和TaSPL17(籽粒发育)通路，实现产量与开花时间的协同优化。敲除TaOTUB1-7A/7B可使籽粒增大且早花而不减产，发现低活性单倍型HAPI为分子育种提供新靶点。

　　

开花与种子发育是植物最关键的生殖过程，也是作物产量的核心决定因素。研究发现小麦去泛素化酶(OTUB)家族中表达量最高的TaOTUB1基因（含TaOTUB1-7A、-7B、-7D三个同源基因）在幼嫩生殖器官原基特异性表达。过表达该基因会导致籽粒变小、数量减少、产量下降及开花延迟；而三基因同时敲除虽增大籽粒并促进开花，却会降低结实率。

有趣的是，单独敲除TaOTUB1-7A或-7B能实现"鱼与熊掌兼得"——既增大籽粒又提早开花，且不影响结实率，最终使产量提升15%。机制研究表明，TaOTUB1在细胞质中与开花调控因子TaRCN2互作，在细胞核内则结合籽粒大小调控蛋白TaSPL17。三个同源基因对籽粒发育呈现累加效应，通过延缓开花缩短籽粒灌浆期。

研究还鉴定出低活性单倍型HAPI，其携带株系表现出更重的千粒重、更高产量和更早抽穗。该发现为小麦"产量-熟期"协同改良提供了精准分子模块，TaOTUB1-7A/7B双敲除策略展现出重要育种应用价值。