近日，南京農業大學農學院應用植物基因組團隊賈海燕教授與美國俄克拉荷馬大學合作在SCIENCE發表了題為“TaCol-B5 modifies spike architecture and enhances grain yield in wheat”的研究論文，報道了一個決定普通小麥每穗小穗節數和籽粒產量基因的克隆，探討了該基因提高產量的分子機制。
普通小麥的籽粒產量受三個主要因素影響：單位面積的穗數、每穗粒數和粒重。增加其中任何一個因素都可以提高籽粒產量。穗數可以通過促進分蘗而增加，每穗粒數分為小穗數和每小穗粒數兩個組分。增加小穗數是提高粒數但不降低粒重的有效途徑。
研究人員先利用CItr17600和揚麥18的F2群體，將一個控制每穗小穗節數（SNS）的主效QTL定位在7B染色體上，LOD值達到15.3，解釋43%的表型變異。通過重組體表型和基因型鑒定和雙親序列比對，推測TaCOL-B5為候選基因，命名為編碼一種constans類似的蛋白。從CItr17600中克隆了TaCol-B5的cDNA，將其轉化到揚麥18中，表型分析發現該基因在轉基因的不同時代都可以顯著提高每穗小穗節數和籽粒產量，確定了TaCol-B5為控制每穗小穗節數的關鍵基因。
TaCol-B5和Tacol-B5蛋白之間氨基酸的差異影響了與其他蛋白的相互作用。體外磷酸化相互作用的比較研究表明，TaCol-B5和Tacol-B5的Ser269/Gly269取代導致TaK4潛在的差異蛋白磷酸化。研究中還分析了來自全球各地的1756份小麥種質，發現僅有33份二粒小麥攜帶TaCol-B5等位基因，在全球現代小麥品種中極為罕見。
該研究克隆了一個提高小麥籽粒產量的關鍵基因，同時也為蛋白質磷酸化可能參與植物穗結構和籽粒產量提供了示范。該論文是賈海燕教授2018年在美國俄克拉荷馬大學訪學時的部分研究成果。
