普通小麦是异源六倍体，人工合成的异源六倍体小麦籽粒变大、产量增加，并且具有更好的抗病性，被广泛应用于小麦育种。植物多倍化通常引起细胞和种子增大，可能与基因组剂量和转录丰度增加有关。多倍体中的基因组剂量增加可能导致基因表达的剂量效应。剂量效应基因包含正剂量效应基因(基因表达水平与部分同源染色体数目的增加成正比)和负剂量效应基因(基因表达水平与部分同源染色体数目的增加成反比)。然而，剂量效应在合成六倍体小麦籽粒增大过程中的作用机制尚不明确。

近日， 南京农业大学王秀娥教授团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为Dosage effect genes modulating grain development in synthesized Triticum durum-Haynaldia villosa allohexaploid的研究论文，揭示了剂量效应基因调控合成六倍体小麦籽粒发育并影响籽粒大小的分子机制，为提高小麦产量提供了新思路。

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合成硬粒小麦(AABB)–簇毛麦(VV)双二倍体的籽粒相对于其二倍体和四倍体亲本显著增大。该研究利用硬粒小麦、簇毛麦和二者合成的双二倍体未成熟种子的转录组数据，对全基因组剂量效应基因进行了鉴定，发现V基因组中的差异表达基因对剂量效应基因贡献最大。剂量效应基因在籽粒发育相关基因中显著富集。进一步研究发现，调控小麦春化作用的关键基因 TaVRN1在硬粒小麦-簇毛麦和圆锥小麦-粗山羊草的双二倍体中的表达均呈现正剂量效应。 TaVRN1-B1和 TaVRN1-D1的突变体花期延长、细胞和籽粒变小、产量降低。

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剂量效应基因调控多倍体小麦籽粒大小的模型

综上所述，剂量效应基因可能是多倍体籽粒增大的重要原因，剂量效应基因的鉴定和功能验证对于挖掘提高小麦产量的基因具有重要价值。

作者简介

南京农业大学作物遗传与种质创新利用国家重点实验室博士生余钟毓和崔宝丰为该论文共同第一作者，王秀娥教授和袁静娅副教授为共同通讯作者。南京农业大学宋庆鑫教授、王海燕教授和肖进副教授参与了该研究。相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省重点研发计划、江苏省种子产业振兴项目的资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S167385272400081X