英文标题:A natural allele of TaSCE1-A1 confers drought resistance in wheat
中文标题:TaSCE1-A1自然等位基因赋予小麦抗旱性
发表期刊:Nature Plants
在线时间:2026年8月14日
第一作者:Qun Yang, Zehui Liu(共同第一作者)
通讯作者:胡兆荣(中国农业大学农学院)
文章概要
全球气候变化正加剧干旱风险,持续威胁小麦的产量和种植环境。小麦在驯化与传播的过程中积累了丰富的自然变异,但哪些优良等位的基因帮助其适应干旱的环境,以及这些变异如何调控其抗旱反应,仍缺乏系统研究。本研究通过对174份小麦种质进行田间干旱鉴定和全基因组关联分析(GWAS),筛选抗旱的关键基因。随后利用近等基因系、单碱基编辑和转基因材料验证其功能,并结合蛋白互作、分子试验和田间评价,解析该基因提高小麦抗旱性的分子机制及其育种价值。
研究鉴定出了与小麦抗旱密切相关的关键基因TaSCE1-A1,其中,HapA是抗旱性更强的优良单倍型。HapA启动子存在G到A变异,可减弱TaBPC1抑制,使TaSCE1-A1在干旱条件下高表达。进一步研究表明,TaSCE1-A1可通过蛋白修饰提高钙结合蛋白TaBAP1/2的稳定性,促进ABA相关的响应和气孔关闭,从而减少水分散失并提高水分利用效率。田间试验显示,HapA能够减少干旱造成的产量损失,具有较好的抗旱育种应用潜力。进化分析表明,该等位基因起源于四倍体的小麦,并在六倍体的小麦驯化改良中受到选择,在干旱和半干旱地区的分布频率更高。

图1 GWAS定位与小麦抗旱相关的TaSCE1-A1位点

图2 TaSCE1-A1促进气孔关闭并提高小麦抗旱性

图3 TaSCE1-A1启动子G/A自然变异通过TaBPC1调控小麦抗旱性

图4 TaSCE1-A1通过SUMO化稳定TaBAP1/2并增强小麦抗旱性

图5 优良单倍型TaSCE1-A1HapA提高干旱条件下的小麦产量稳定性

图6 TaSCE1-A1HapA在小麦驯化中受到选择并富集于干旱、半干旱地区
文章亮点
利用174份小麦种质开展GWAS,鉴定抗旱关键基因TaSCE1-A1及优良单倍型HapA
启动子G到A自然变异减弱TaBPC1转录抑制,使TaSCE1-A1在干旱下高表达
TaSCE1-A1通过SUMO化稳定TaBAP1/2,促进气孔关闭并提高水分利用效率
HapA在田间可降低干旱造成的产量损失,并在小麦驯化改良过程中持续受到选择
论文链接
https://doi.org/10.1038/s41477-026-02370-0