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JIA | 山西农业大学谷子产业化技术创新团队揭示SiYABBY1调控谷子闭花授粉及籽粒大小和数量

  • 2026-10-25 18:12:21
JIA | 山西农业大学谷子产业化技术创新团队揭示SiYABBY1调控谷子闭花授粉及籽粒大小和数量

在全球人口持续增长、气候变化不断加剧以及农业用地日益缩减的背景下, 提升作物产量已成为一项严峻的挑战。谷子作为一种起源于中国、驯化历史悠久的古老作物, 相较于主要粮食作物, 其产量仍有较大提升空间。然而, 目前关于谷子花序发育相关基因的研究仍然较为有限。

01
文章介绍

近期, 山西农业大学农学院谷子产业化技术创新团队题为“CRISPR/Cas9-mediated SiYABBY1 mutagenesis enhances cleistogamy and seed number and size in foxtail millet (Setaria italica)”的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报(英文)》, JIA) 发表。本研究不仅为SiYABBY1在谷子花序发育中的作用提供了新的见解, 也为提高谷子产量的策略提供了重要的理论支持。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311926000924
02
主要研究内容

本研究基于团队前期转录组数据 (Zhang et al., Seed Biology 2025, 4: e024), 对SiYABBY家族基因进行表达分析, 筛选出在绿色花药时期 (GrA) 高量表达的SiYABBY1进行后续的功能研究。在拟南芥和谷子中过表达该基因均能引起植株矮化、叶片变小、籽粒不育等生长受到抑制的表型。转录组分析表明, 该基因可能通过调控细胞壁合成、细胞周期及防御相关基因的表达来发挥功能。与此同时, 利用CRISPR/Cas9技术敲除SiYABBY1后, 突变株系表现出闭花授粉、浆片变薄等表型, 且小穗粒数和粒长显著增加。进一步的转录组分析显示, 该突变株系中与花序和籽粒发育相关基因的上调表达, 可能是导致产量提高的主要原因 (图1)。

图1 SiYABBY1对谷子穗部发育和产量的影响

山西农业大学农学院硕士研究生张凌倩和周璇为文章共同第一作者。山西农业大学谷子产业化技术创新团队王家刚教授和褚晓茜副教授为文章的共同通讯作者。该研究工作得到国家重点研发计划 (2023YFD1202702-6) 和山西农业大学“青年科技领军人才培养计划”(2025QNLJ203)的支持。

03
团队近期成果

2026年,本团队在谷子高产优质调控方面还取得了其它研究进展:

1. 2026年1月29日,山西农业大学农学院谷子产业化技术创新团队在Plant Physiology and Biochemistry期刊上发表题为“CRISPR/Cas9‐Mediated SiZAT12 Mutagenesis Enhances Drought Tolerance Without Yield Penalty in Foxtail Millet (Setaria italica)”的研究文章。本研究旨在阐明SiZAT12如何在保证产量不受负面影响的同时,维持谷子耐旱性和作物产量之间的平衡。我们的发现为SiZAT12在非生物胁迫响应中的作用提供了新的见解,有助于应对未来的环境挑战。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2026.111096

山西农业大学农学院硕士研究生周璇和张凌倩为文章共同第一作者,山西农业大学谷子产业化技术创新团队褚晓茜副教授和王家刚教授为该论文的通讯作者,原向阳教授(团队首席)、杨光辉老师、高路路老师和王宏智老师也参与了该研究工作。本研究得到山西省后稷实验室基金(202404010930003-J24及202304010930003-33)、山西省自然科学基金(202403021222077)以及国家自然科学基金(32400217)等项目的资助。

2. 2026年2月5日,山西农业大学农学院谷子产业化技术创新团队在《Journal of Plant Physiology》期刊上发表题为“CRISPR/Cas9-mediated knockout of the 22 kDa α-prolamin genes orchestrates the regulation of functional amino acid content in foxtail millet”的研究文章。该研究发现,单独敲除两个醇溶蛋白基因可增强营养品质和食味品质,为开发改良型谷子品种提供了潜在策略。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.jplph.2026.154723
山西农业大学农学院硕士研究生赵蕊、陈嘉怡和李永超为文章共同第一作者,山西农业大学谷子产业化技术创新团队王家刚教授和褚晓茜副教授为该论文的通讯作者,原向阳教授(团队首席)、杨光辉老师和高路路老师也参与了该研究工作。本研究得到国家重点研发计划(2023YFD1202702-6)、国家自然科学基金 (32400217和32200222)等项目的资助。
3. 2026年2月24日,山西农业大学农学院谷子产业化技术创新团队在《Plant Cell Reports》期刊上在线发表题为“CRISPR/Cas9-mediated α-prolamin gene (Seita.8G190200) mutagenesis increases the content of functional amino acids in foxtail millet (Setaria italica)”的研究文章。该研究发现α-醇溶蛋白基因(Seita.8G190200)在调控功能性氨基酸含量中发挥关键作用,是改良谷子营养品质与食味品质的重要潜在靶点。
原文链接:https://doi.org/10.1007/s00299-026-03751-7
山西农业大学农学院硕士研究生赵蕊为文章第一作者,山西农业大学谷子产业化技术创新团队王家刚教授和褚晓茜副教授为该论文的通讯作者,原向阳教授(团队首席)、董淑琦老师、李晓瑞老师、杨光辉老师和高路路老师也参与了该研究工作。本研究得到国家重点研发计划(2023YFD1202702-6)、山西农业大学“青年科技领军人才培育计划” (2025QNLJ203)等项目的支持。
END

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