JIPB | 中国农业大学小麦研究中心李保云课题组揭示TaSED调控小麦SDS-沉降值的分子机制

小麦是世界上重要的主粮作物之一，为人类提供了约20%的日常所需能量和蛋白质。小麦籽粒富含面筋蛋白，使其面粉制成的面团具有良好的弹性和延伸性，可加工成多种面食品以满足消费者多样化的饮食需求。SDS-沉降值是反映小麦籽粒蛋白质数量和质量的综合指标，具有遗传力高、测定方法简便等特点，因此常被育种家用作小麦品质育种的早代选择指标。挖掘控制SDS-沉降值的相关基因并解析其遗传与分子作用机制，将为小麦品质遗传改良提供重要理论基础和优异的基因资源。

近日，JIPB在线发表了中国农业大学小麦研究中心李保云课题组题为“TaSED interacts with TaSPA synergistically regulating SDS-sedimentation volume in bread wheat”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13935)。该研究揭示了TaSED与TaSPA相互作用，通过调控小麦面筋蛋白基因的表达，进而影响SDS-沉降值 (图1)。

本研究利用六倍体普通小麦“TAA10”与人工合成六倍体小麦“XX329”杂交构建的重组自交系 (Recombinant Inbred Lines, RIL) 群体 (包含198个家系)，对小麦SDS-沉降值进行QTL定位分析。通过精细定位，将主效QTL Qssv.cau-2D定位至1.3 Mb的物理区间。结合候选区间内基因的表达模式及亲本间基因序列差异分析，确定TraesCS2D03G0253400为候选基因，并将其命名为TaSED。参考基因组注释表明，该基因编码核仁蛋白。

转基因功能验证表明，TaSED转基因敲除株系的SDS-沉降值显著降低，而转基因超表达株系的SDS-沉降值显著提高，证实TaSED是SDS-沉降值的正向调控因子。进一步研究发现，TaSED与TaSPA直接互作，并协同调控谷蛋白和醇溶蛋白基因的表达。与野生型相比，TaSED转基因敲除株系和TaSPA转基因RNAi株系的谷蛋白和醇溶蛋白含量显著下降，而TaSED转基因超表达株系则显著上升，这表明TaSED与TaSPA通过协同调控小麦面筋蛋白的表达，进而影响SDS-沉降值。此外，基于TaSED在“TAA10”和“XX329”间的错义突变开发的分子标记sedTX，可将TaSED区分为Hap1和Hap2两种单倍型。其中，Hap1的SDS-沉降值显著高于Hap2，这为小麦品质改良提供了关键的等位基因变异。

图1. TaSED与TaSPA协同调控小麦SDS-沉降值的分子机制

中国农业大学小麦研究中心博士研究生翟杉杉和博士后张润琪为论文共同第一作者，李保云教授为通讯作者。博士后刘国玉，博士研究生孟鑫浩、余家正、闻诗典，以及已毕业博士娄鸿耀、徐焕文参与了该研究。小麦研究中心孙其信院士、倪中福教授、刘杰教授、解超杰教授、尤明山教授对该研究给予了重要支持，缑金营教授、邢界文副教授、张玉峰老师也提供了帮助。该研究得到了科技创新2030-重大项目 (2023ZD0406903)、中国博士后科学基金 (2023M743818)、国家资助博士后研究人员计划  (GZC20233050) 的资助。