JIA优先上线 | 中国农业大学小麦研究中心鉴定到一个硬粒小麦中控制黑芒性状的基因TdBa

近期，中国农业大学小麦研究中心完成的题为“Identification and cloning of the TdBa controlling black awn color in durum wheat (Triticum durum Desf.)”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。该研究克隆了一个硬粒小麦中控制黑芒性状的基因TdBa。

该研究以蜡熟期后芒色逐渐变黑的硬粒小麦 (Triticum turgidum L.var.durum Desf.)品种Ofanto(Oft)和蜡熟期后芒色逐渐变黄的硬粒小麦品种Langdon (LDN)为材料创制遗传作图群体，对Oft中控制黑芒的基因进行遗传分析。

结果发现，Oft的黑芒性状由一个显性基因控制，将其命名为TdBa。利用BSA法结合连锁分析，将该基因定位于染色体1AS端粒与标记1AS4.38之间，对应Svevo RefSeq v1.0约4.38 Mb物理区间。该区间包含34个注释基因，其中包括与水稻黑壳基因OsBh4和大麦黑壳/果皮基因HvBlp对应的小麦同源基因TRITD1Av1G000090，以及与水稻PPO编码基因OsPhr1对应的同源基因TRITD1Av1G000270，这两个基因可能是硬粒小麦中控制黑芒性状的候选基因。qRT-PCR分析表明，TRITD1Av1G000090在蜡熟期的芒中表达量显著升高，而TRITD1Av1G000270在乳熟期和蜡熟期表达量无显著差异。转基因实验表明，0090-Oft基因是蜡熟期黑芒形成的关键基因。绝大多数黄芒材料中缺失TdBa同源序列，少数黄芒六倍体材料（如JM47和ZM22）中可以检测到同源序列，蛋白质结构分析提示，N端第9位氨基酸的变异（p.R9H）可能是导致其表型差异的关键因素。系统进化分析进一步表明TdBa可能起源于一粒小麦。

综上所述，本研究成功从四倍体硬粒小麦（Triticum turgidum ssp.durum）中克隆了一个控制黑芒性状的关键基因TdBa。该基因编码一个氨基酸转运蛋白，为进一步解析小麦中黑色素的生物合成与转运机制提供了重要的基因资源。此外，黑芒作为一个稳定和易于识别的形态性状，亦可作为小麦驯化研究和育种选择的实用遗传标记。

中国农业大学农学院小麦研究中心马骏副教授和解超杰教授为论文共同通讯作者，博士研究生孙军娜为第一作者。

该研究得到了国家重点研发计划项目（2023YFD2301500）的资助。

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Identification and cloning of the TdBa controlling black awn color in durum wheat (Triticum durum Desf.) - ScienceDirect

Cite the article:

Junna Sun, Wei Pan, Yuqi Zhang, Wenxin Wei, Nannan Liu, Zuhuan Yang, Jiarui Zhang, Boyuan Zhang, Jinying Gou, Weilong Guo, Qixin Sun, Chaojie Xie, Jun Ma. 2026. Identification and cloning of the TdBa controlling black awn color in durum wheat (Triticum durum Desf.). Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.03.021

研究团队简介

孙其信院士作为学术带头人，率领中国农业大学小麦研究中心团队长期围绕多倍体小麦广适性的遗传基础与分子机制、产量品质性状形成和小麦抗病性遗传调控等一系列重要科学问题开展系统深入的研究。该团队获得国家科技进步二等奖1项，国家技术发明二等奖1项，教育部高校科研优秀成果技术发明奖一等奖1项，中华农业科技奖优秀创新团队奖1项；近5年在小麦研究方向发表Nature、Nature Communications、Science Advance、Plant Cell、Molecular Plant等高水平研究论文90余篇。

| 图文由作者团队提供

Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》, JIA）由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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