重大突破！小麦产量性状新基因被发现，最高增产19.8%！

作为全球最重要的粮食作物之一，小麦满足了人类20%的卡路里和蛋白质需求，为全球超过三分之一的人口提供能量来源。受极端天气条件和国际局势影响，今年几个主要出口国纷纷减产。联合国粮农组织数据显示，今年小麦出口价格上涨了46%，全球食品价格已经涨至10年来最高点，明年小麦价格将继续飙升并加剧全球食品通胀，提高小麦产量是直接关系到世界粮食安全的重大问题。小麦产量受三个主要因素的影响:单位面积穗数、粒重和每穗籽粒数，其中单位面积穗数受分蘖数影响，每穗籽粒数由小穗数（SNS）和小穗籽粒数决定。

2022年4月8日，Science杂志在线发表了来自俄克拉荷马州立大学小麦分子遗传实验室Liuling Yan教授和Brett F. Carver教授为通讯题为“TaCol-B5 modifies spike architecture and enhances grain yield in wheat”的研究论文。该研究克隆了一个CONSTANS-like家族基因，TaCOL-B5，该基因对小穗数、分蘖数以及单株产量等性状都有明显的调控作用，田间测产显示该基因对小麦增产有极显著的促进作用。

该实验室在前期研究中通过CItr 17600 和扬麦18两个品种的杂交构建了一个F2代群体，并使用图位克隆的方法在染色体Chr7B上鉴定到一个主效QTL（QSns.osu-7B），能够解释群体中43%的SNS表型分离（图1A）。为了克隆该基因，该实验室从1857个F5代植株中筛选到了4个关键的重组体植株，并根据其子代的SNS 分离情况，将候选基因限制在两个分子标记（SNS-M1 和 SNS-G2M3）之间，约为318,786 bp的区域。在该区域存在两个候选基因：TraesCS7B02G400600和 TraesCS7B02G400700（图1B）。

通过序列分析发现，TraesCS7B02G400700基因编码区以及其可能的启动子区在两亲本间不存在序列差异；然而TraesCS7B02G400600基因编码区在两亲本间存在多个SNP位点，推测该基因参与调控SNS性状的可能性较大。由于TraesCS7B02G400600编码了一个CONSTANS-like蛋白，与植物中的COL5基因同源，因此命名为TaCOL-B5。为验证其功能，该实验室通过转基因技术过表达其显性等位基因TaCol-B5后获得4个独立的转基因植株，然后在温室和田间条件下对子代的转基因株系进行种植并发现该基因的过表达能够增加小穗数和穗长，对小麦籽粒产量有显著促进作用（图1C）。