首页。(世爵注册)。首页在许多植物中，籽粒大小是产量的一个主要组成部分。从水稻等其他谷物中获得的结果是否可以应用于小麦，从而增加产量，并提高氮利用效率？先前的研究表明，在水稻中过表达增加了籽粒大小，同时提高了产量，这表明将水稻的研究成果应用于其他谷物可能有助于提高产量。研究发现，增加的表达确实可以导致更大的籽粒，但单株籽粒数减少，导致总产量没有显著提高。其他重要的产量组成部分，如生物量或分蘖，没有随着表达的增加而发生显著变化。籽粒的营养状况发生改变，籽粒中锌的含量随籽粒大小的增加而显著降低，而铁和锰的含量则保持不变。在施氮量适中的情况下，籽粒蛋白质含量下降，在施氮量不足或充足的情况下，籽粒蛋白质含量不降低。
在保持氮肥等投入水平的同时提高作物产量，对于确保未来新增人口的粮食安全是必要的。小麦(Triticum aestivum L.)是世界上主要粮食作物。但自20世纪90年代中期以来，世界许多地区的小麦产量已不再增加。然而，随着日趋完善的小麦参考基因组的发布，在其他模式作物中显示的反向遗传成果可为小麦所用。小麦小穗活力与产量的增加密切相关。遗憾的是，小麦的籽粒数和小穗活力与千粒重呈负相关。在小麦中，由于单粒重随生长条件的变化而变化，因此产量受籽粒数和籽粒大小的影响非常大。因此，对籽粒大小组成部分的深入了解可以改善栽培品种的遗传种质系，从而进一步提高产量。
籽粒大小和重量是影响产量、品质和营养的关键组成部分，也一直是重要农艺性状。增加产量的一个主要因素是增加籽粒大小。在一些植物种类中，籽粒大小的增加引起单株或田间产量的增加。我们对参与控制籽粒大小的基因或基因组区域的理解不断进步。部分基因已确定在籽粒大小的改变中起作用，这些基因首先在水稻中被发现，后为小麦所用。也有一些小麦基因也被分离出来，并与千粒重(TGW)有关。这些基因中的许多都与其他产量成分进行了权衡协同，最终限制了它们单独提高产量的能力。
氮是作物生产中最限制产量的营养物质之一，正确认识氮在产量组成中的作用对提高粮食产量至关重要。在水稻和小麦中，籽粒数与植株总氮含量呈线性相关。籽粒数量和产量的大部分变化是由作物在资源积累，特别是氮积累方面的差异引起的。有证据表明，水稻和小麦对氮肥的反应可能不同，包括它们如何在冠层叶片中分配氮及其对产量的影响。这一认识延伸了许多研究，其中涉及增加籽粒大小基因的修改并不总是导致小麦产量的增加。
另外，随着籽粒尺寸的增大，粮食的营养质量可能会下降。由于大多数微量营养素位于糊粉层，改变胚乳与糊粉层的比例会降低食品的营养质量。在过去的60年里，随着半矮秆高产小麦品种的引进，小麦产量翻倍，而籽粒中铁、锌、铜和镁的含量却显著下降。小麦也是人类饮食中蛋白质的重要组成部分，施氮水平可以影响蛋白质含量，蛋白质含量的通常范围为10-15%，但在某些小麦品种中可高达22%。如果施氮量低于作物的最佳施氮量，很可能导致蛋白质含量降低。为了解籽粒大小增加对产量和营养性状的作用，本文研究了小麦中TaBG1表达增加的效应及其对籽粒大小、产量组成和营养品质的影响。
本研究利用NCBI (Q10R09.1)中的OsBG1编码序列Os03g0175800对植物的大籽粒基因进行了查询。以小麦品种Fielder为试验材料，在Conviron培养箱中进行生长培养，昼夜温度20°C /15°C，昼夜光周期16 h(约400 µE m°°−2 s−1)。在开花后14-20天收获未成熟种子进行转化实验。TaBG1-A由小麦品种中国春(Chinese Spring)公共序列合成。对转化的小麦进行DNA分析，检测TaBG1-A的表达。
转基因和野生型样品在不同的氮素水平下进行种植培养，收获后进行籽粒的横截面积测量、元素分析、氮素含量测量，并利用MARVIN测量籽粒的长度和宽度，以了解基因被修改后小麦籽粒大小的改变。以了解哪些参数的改变导致小麦籽粒大小的变化。
图3 TaBG1-A过表达株系种子长度和宽度的比较。A TaBG1-A过表达株系种子长度和宽度与野生型的差异，比例尺=1cm。B相对于野生型， TaBG1-A过表达株系籽粒的平均长度。C相对于野生型， TaBG1-A过表达株系籽粒的平均宽度。*代表p值0.05水平显著差异，***代表p值0.01水平显著差异。
本研究确定了小麦中BG1基因的同源物，并证明了其中一个基因的表达改变可以导致籽粒显著变大，然而，单是TaBG1的组成型表达并不会增加总体产量，因为植物通过产生更少的粒数来补偿较大的籽粒尺寸。籽粒尺寸增大带来的其他代价是籽粒营养成分的变化，Zn和P含量降低，但铁、硫或镁含量不变，适度施氮可能会降低蛋白质含量。单独操纵TaBG1可显著增加籽粒大小。然而，这种籽粒大小的增加不足以提高小麦的产量，但可以作为进一步育种努力的目标，与其他基因结合，以增加生物量。进一步的工作，还应考虑评估从其天然启动子表达的TaBG1或OsBG1是否可以补偿减少的籽粒数量以提高小麦产量。
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