Nature Plants|中国农业大学胡兆荣团队发现TaSCE1-A1优良等位变异可增强小麦抗旱性

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