中国农业科学｜甘肃农大联合中国农科院作科所克隆小麦TaTIFY11c-4A并分析其遗传效应

全球气候变化导致高温、干旱等自然灾害频发，已成为影响小麦生产可持续发展的主要胁迫因素。小麦在高温胁迫条件下，旗叶光合作用能力和水分利用效率减弱，养分运输受阻，叶片衰老加快，千粒重下降。通过评估小麦生长季节平均气温在15—32 ℃范围内对产量的影响发现，平均气温每升高1 ℃可导致小麦减产6.0%，当平均气温达28 ℃时，会导致植株死亡而绝收。干旱影响植物多种生理生化进程和形态结构，由于干旱的严重程度、持续时间和植物生长发育阶段的差异，将引起小麦产量减少40%—92%。根系是植物从土壤中吸收水分和养分、感知环境胁迫和固定植物的重要器官，优化根系构型有利于提高作物抗旱性和产量。因此，挖掘与根系构型及高温、干旱下产量性状相关的基因资源对于提高小麦在高温、干旱条件下的产量具有重要意义。

近期，甘肃农业大学生命科学技术学院杨德龙课题组联合中国农业科学院作物科学研究所毛新国课题组完成的题为“小麦TaTIFY11c-4A的克隆及遗传效应分析”的研究在《中国农业科学》2025年第58卷17期正式发表。

试验以小麦品种旱选10号为材料，克隆TaTIFY11c-4A，并在不同种质中检测其等位基因的变异；利用qRT-PCR检测TaTIFY11c-4A的组织表达模式，研究其对不同激素信号和逆境胁迫的响应，并通过在烟草中瞬时表达明确TaTIFY11c-4A亚细胞定位；开发TaTIFY11c-4A多态性标记并检测其在自然群体中的分布，通过候选基因关联分析的方法验证其与表型的相关性。同时，研究不同等位基因在不同年代及地域的分布和频率。通过对TaTIFY11c-4A和TaSRL1-4A单倍型进行联合分析，挖掘优异基因型组合。

该研究克隆了小麦TaTIFY11c-4A，该基因包含3个外显子和2个内含子，编码198个氨基酸，具有TIFY和Jas结构域；该基因在小麦幼苗的根、根基和叶中均有表达，在小麦孕穗期根部和叶中表达量较高。

TaTIFY11c-4A基因序列和进化树分析

小麦TaTIFY11c-4A的组织表达模式

TaTIFY11c-4A启动子区含有激素应答、胁迫响应和胚乳发育相关的多种顺式作用元件，响应ABA、IAA、MeJA等植物激素和干旱、高盐、低温、高温等胁迫信号。在TaTIFY11c-4A上游启动子区-405 bp位置检测到1个SNP(G/A），依据该SNP开发了目的基因的分子标记并进行关联分析。

经激素和非生物胁迫处理后小麦幼苗中TaTIFY11c-4A的表达模式

结果显示，TaTIFY11c-4A等位基因与干旱、高温等多环境下小麦的株高、千粒重和分蘖期根深均显著相关。与SNP-G相比，携带SNP-A等位基因小麦种质平均株高较矮、千粒重较高，但分蘖期扎根较浅，在小麦育种历程中受到正向选择。TaTIFY11c-4A-SNP-A和TaSRL1-4A-SNP-C基因型对株高的降低和千粒重的提高具有加性效应。

TaTIFY11c-4A 2种基因型在我国小麦品种中的时空分布 

TaTIFY11c-4A和TaSRL1-4A单倍型组合的株高、千粒重和根深差异

综上，TaTIFY11c-4A编码一个核定位JAZ蛋白，在小麦植株各组织中均有表达，响应ABA、IAA、MeJA信号和干旱、极端温度和高盐等非生物胁迫；TaTIFY11c-4A-SNP与干旱、高温等多种环境下的株高、千粒重和分蘖期根深相关，并且SNP-A等位基因在育种历程中受到了正向选择。TaTIFY11c-4A和TaSRL1-4A的优异等位变异及组合单倍型为培育高产抗逆小麦品种提供基因资源。

甘肃农业大学生命科学技术学院杨德龙教授和毛新国副研究员为该文共同通讯作者，贾玉静为第一作者。

该研究获得农业生物育种国家科技重大专项（2023ZD0407101）、中国农业科学院青年创新专项（Y2023QC01）、甘肃省种业攻关项目（GYGG-2024-2）的资助。

全文链接：

《小麦TaTIFY11c-4A的克隆及遗传效应分析》

文献引用：

贾玉静, 李超男, 潘志雄, 杨德龙, 毛新国, 景蕊莲. 小麦TaTIFY11c-4A的克隆及遗传效应分析[J]. 中国农业科学, 2025, 58(17): 3357-3371.

JIA YuJing, LI ChaoNan, PAN ZhiXiong, YANG DeLong, MAO XinGuo, JING RuiLian. Cloning and Genetic Effect Analysis of TaTIFY11c-4A in Wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(17): 3357-3371.