研究揭示大麥MADS1調控外稃和芒發育的作用機制

內外稃是禾本科作物特有的花器官，決定籽粒的大小并影響產量。麥類作物稃片頂端還有針狀的芒結構，具有保護種子不受鳥類等動物的吞食、促進種子傳播和進行光合作用增加籽粒營養物質積累的作用。然而，控制麥類作物內外稃和芒發育的分子和遺傳調控網絡尚不清楚。

近日，Nature Communications在線發表了上海交通大學張大兵教授團隊題為“MADS1-regulated lemma and awn development benefits barley yield”的研究論文，該研究報道了大麥MADS1通過調控外稃和芒的發育影響籽粒大小和產量的機制。上海交通大學生命科學技術學院石建新研究員和南京農業大學李剛教授為論文共同通訊作者，上海交通大學張月雅博士和沈超群博士為本文共同**作者。

本研究通過基因編輯獲得了大麥中SEPALLATA類MADS-box基因HvMADS1的突變體，觀察發現相對于野生型，突變體的外稃寬度變窄、芒變短，籽粒寬度、厚度和千粒重顯著降低。進一步的研究發現，HvMADS1與花器官發育A類調控因子HvAPETALA2（HvAP2）形成蛋白復合體，誘導SHORT INTERNODES（HvSHI）和DROOPING LEAF（HvDL）2個關鍵下游轉錄因子的表達，通過調控細胞增殖促進外稃寬度發育和芒的伸長。此外，分析發現HvMADS1在小麥中的同源基因具有保守的生物學功能。

綜上，該研究揭示了大麥中HVMADS1介導的轉錄調控模塊控制外稃和芒發育的新機制，為深入探索麥類作物籽粒大小和芒發育的分子機理和遺傳調控網絡提供了新的方向。

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