修饰具有更高籽粒容量的花序对于作物籽粒生产至关重要。一个反复出现的目标是选择具有更多分枝或花结构的花序。突出的例子包括影响花特性或分生组织决定性的基因,对于这些基因,自然或诱导的变异会深刻地改变花的原基数。然而,对于小麦和大麦等温带谷类作物,由于分生组织的不确定性,过多的花结构会导致退化。另一方面,光、温度和营养等环境波动会加剧这种繁殖潜力的表现。因此,增加存活的小花/小穗的比例可以提高谷类的谷粒产量。

IPK研究人员提供了对大麦粒数决定机制的见解

现在,IPK 研究人员揭示了一种以前未被认识的机制,大麦花序脉管系统中的信号通过该机制控制质体分化和营养信号,从而维持异养花分生组织的生长和繁殖成功。他们的结果证明,脉管系统的生物钟对于从花原基起始状态及时切换到生长状态是必需的。

通过进行大规模的花分生组织解剖和表型分析,研究人员表明,大约 40% 的启动花原基结出谷粒,而其余部分则流产,这代表了尚未开发的产量潜力。“我们进一步表明,启动花原基的数量在很大程度上取决于开花时间基因,但远端花原基的命运至少受三个独立的数量性状基因座控制,”该研究的第一作者黄永玉博士说.

“我们首次鉴定出小穗原基生长和成功授粉所需的血管表达的CCT 基序家族基因 ( HvCMF4 )”,黄永玉博士说。此外,研究小组还表明,HvCMF4在小穗原基开始后通过花序脉管系统的生物钟布线专门发挥作用,以控制邻近组织的绿化;因此,自养能量产生。“这种粒数决定机制以前没有被描述过,似乎是小麦科物种所独有的,它的特点是在小穗萌生和分化过程中花序早期绿化。”

“我们的研究开辟了一条提高谷物产量的新途径,强调了增加谷物数量的可能性,不仅可以通过获得更多的花原基,还可以通过运输它们直至成熟,”IPK“植物”研究组负责人 Thorsten Schnurbusch 教授说。 Architecture”和 Martin Luther University Halle 农作物发育遗传学教授。“由于大麦是世界上最重要的谷类作物之一(仅次于水稻、玉米和小麦),因此更好地利用其粮食产量潜力可以促进世界粮食安全,从而直接帮助应对气候变化带来的饥饿威胁,自然灾害或战争灾难。”