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通过减轻花的退化来挖掘大麦的谷物产量潜力

来源：花匠小妙招时间：2024-12-26 07:33

大麦具有不确定的“穗状花序”型花序，形成基本的花结构，称为小穗，沿其中心轴(称为轴)呈二列式。大麦穗中的每个轴节产生三个(一个中央和两个侧向)小穗。

小穗原基沿轴开始的末端标志着最大产量潜力的阶段。随后，花序分生组织圆顶开始塌陷，接着是小穗原基和小穗的基部逐渐退化，直到到达沿着穗状花序的特定位置。

“我们表明，高达50%的启动花原基在开花前中止，这代表了尚未开发的产量潜力，”IPK植物结构研究小组负责人ThorstenSchnurbusch教授说。“因此，了解穗状花序PTD的分子基础可能有助于提高谷物的产量。”

关于这个主题的研究发表在植物细胞上。

由于其定量性和环境敏感性，花序PTD构成了影响最终粒数的复杂机制。这种机制似乎是可预测和可遗传的，与发展计划一致。

光合作用、未成熟的穗状花序绿化和能量代谢似乎是小穗正常生长和分化的重要因素，并且仅限于基部和中央穗状花序部分。然而，研究人员发现，退化的顶端穗状花序区域经历了糖和氨基酸的消耗以及增强的脱落酸生物合成和信号传导。

“此外，我们在功能上验证了一种顶端表达的转录因子基因，即大麦GRASSYTILLERS1(HvGT1)，它是玉米GT1的直系同源物，作为顶端小穗发育的生长抑制因子，”该研究的第一作者NandhakumarShanmugaraj强调说。

大麦中的定点Hvgt1突变体延迟了穗状花序PTD的发生并产生了更多分化的顶端器官，导致显着更多的可育小穗/小花和最终小穗数增加。“这是关于大麦花序PTD分子基础的第一份报告;然而，在这里我们不仅提供了大麦的分子框架，还提供了小麦科部落(例如小麦、黑麦)的相关谷物的分子框架，”Shanmugaraj补充道。

ThorstenSchnurbusch教授说：“我们相信，对大麦PTD的分子阐明也将刺激未来的研究方向，即相关基因的进化对作物物种以外的其他植物的生长抑制作用。”由于大麦是世界上最重要的谷类作物之一，因此更好地利用其高产潜力可以促进世界粮食安全，从而直接帮助应对气候变化、自然灾害或战争灾害造成的饥饿威胁。

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标签：花序大麦穗状