期刊名：Genes

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Genes期刊2024-2025高引文章荐读，为您提供最受欢迎的研究进展！

基因调控在小麦遗传与育种研究中的应用正持续深入。借助转录因子调控、顺式元件互作、信号通路传导及染色质开放状态等核心基因调控机制，研究人员逐步揭示了转录调控与网络调控在小麦生长发育、逆境响应及产量性状形成中的决定性作用。在非生物胁迫领域，低温、干旱、盐碱等环境信号可触发全基因组表达重编程，快速激活抗逆相关基因的表达与协同调控，赋予植株适应性表型；在产量与品质改良中，关键调控模块参与调控穗粒数、千粒重、籽粒淀粉与蛋白合成等重要农艺性状，为性状定向优化提供核心靶点。同时，调控位点的自然变异与表达数量性状（eQTL） 还与小麦杂种优势、广适性形成密切相关，可直接作为育种选择的高效分子标记。随着高通量转录组与调控组技术的发展，基因调控研究不仅深化了对小麦复杂性状调控网络的理解，也为抗逆分子育种、精准遗传改良及高产优质新品种培育提供了关键理论支撑与技术路径。

1. Assessing Falling Number Stability Increases the Genomic Prediction Ability of Pre-Harvest Sprouting Resistance in Common Winter Wheat

评估降落数稳定性提高了普通冬小麦抗收获前发芽的基因组预测能力

https://www.mdpi.com/2073-4425/15/6/794

文章介绍：PHS抗性是一个复杂的性状，目前已发现许多影响冬小麦发芽过程的基因。鉴于年际气候变化，培育PHS抗性品种对小麦育种者而言仍然至关重要。目前有多种测试方法和性状用于评估PHS抗性，例如发芽评分、发芽指数和降落数值（FN），但这些性状的变异高度依赖于田间试验期间的天气条件。本文提出了一种评估落粒值稳定性（FNS）的方法，该方法利用后成熟期和籽粒润湿来提高性状变异性，从而提高性状遗传力。我们基于400个育种系，在连续两个生长季内和生长季间应用不同的基因组预测方案，以评估不同性状的预测能力。基于FNS，小麦育种材料的基因组育种值预测结果显示，其跨季节相关性（r=0.505−0.548）高于其他PHS评估性状的相关性（r=0.216−0.501）。通过在预测模型中对PHS相关数量性状位点（QTL）进行加权，FNS的平均预测能力在2014/2015年度从0.585提高到0.648，在2015/2016年度从0.649提高到0.714。我们发现，4A 染色体上的 Phs-A1 区域的标记对 FNS 的预测能力影响最大，证实了该 QTL 在小麦育种材料中的影响，而矮秆基因 Rht-B1 和 Rht-D1 以及小麦-黑麦易位染色体 T1RS.1BL 则表现出众所周知的、仅对 FN 本身的影响。

2. A Genome-Wide Association Study Approach to Identify Novel Major-Effect Quantitative Trait Loci for End-Use Quality Traits in Soft Red Winter Wheat

全基因组关联分析筛选软红冬小麦加工品质性状的新主效数量性状位点

https://www.mdpi.com/2073-4425/15/9/1177

文章介绍：小麦因其不同品种间品质差异显著，被广泛用于多种食品的生产。由于这些加工品质性状的实验室检测成本高、耗时长，对其开展遗传解析更具优势。本研究采用全基因组关联分析（GWAS）方法，对美国东南部适应性软红冬小麦（SRWW）的10 项加工品质性状进行了分析，这些性状包括籽粒蛋白、面粉蛋白、面粉产量、软度当量、溶剂保留能力、饼干直径和籽粒质量。该 GWAS 包含 266 份软红冬小麦材料，于 2020—2022 年在两个地点进行了两年表型鉴定。研究共使用 27,466 个单核苷酸标记，鉴定出 80 个显著的标记–性状关联位点。其中，13个主要效应数量性状位点（QTL）解释了超过10%的表型变异，而12个QTL被认为是新的。在多个数据集中，五个主要效应QTL均表现出稳定的表达，其中四个与多个性状相关。针对八个主要效应QTL，我们鉴定了候选基因，包括与植物淀粉生物合成和营养稳态相关的基因。这些发现加深了我们对这些最终用途品质性状的遗传理解，并有望用于提高SRWW的品质。

3. Physiological and Transcriptome Analyses Reveal the Effects of Fertilization on the Yield of Winter Wheat and on the Photosynthetic Performance of Leaves during the Flowering Period

生理和转录组分析揭示了施肥对冬小麦产量和开花期叶片光合作用性能的影响

https://www.mdpi.com/2073-4425/15/9/1179

文章介绍：施肥对小麦的生长发育有显著影响。然而，花期响应缺肥胁迫的基因调控精确机制仍不明确。本研究设置了施肥（F）和不施肥（CK）处理，通过生理、生化和转录组分析，探究施肥对冬小麦开花期光合能力的影响。通过分析产量、开花期叶片光合系统交换参数、抗氧化酶活性和内源激素参数，我们发现施肥处理在开花期的净光合速率高于不施肥处理。与不施肥处理相比，施肥处理叶片在开花期的超氧化物歧化酶（SOD）（83.92%）、过氧化物酶（POD）（150.75%）和过氧化氢酶（CAT）（22.74%）活性显著升高。与CK处理相比，F处理下脱落酸（ABA）（1.86%）和赤霉素（GA3）（33.69%）含量降低，而生长素（IAA）（98.27%）含量升高。叶绿素a（32.53%）、叶绿素b（56%）、总叶绿素（37.96%）和类胡萝卜素（29.80%）含量也高于CK处理。此外，还分析了F处理和CK处理之间的转录组差异，并利用q-PCR筛选和验证了关键基因。转录组分析鉴定出2281个差异表达基因（DEGs），这些基因富集于与光合作用和光捕获相关的通路。对DEGs进行聚类模拟，结果表明有53个DEGs（包括上调和下调基因）对F处理有响应。基于qRT-PCR的验证证实了与碳水化合物运输和代谢、脂质运输以及信号转导相关的基因的差异表达。本研究揭示了施肥条件下小麦开花期独特的转录模式及关键基因调控网络，为小麦育种精准调控提供了转录组学指导。

4. Quantitative Trait Loci Mapping for Powdery Mildew Resistance in Wheat Genetic Population

小麦遗传群体中白粉病抗性数量性状基因座定位

https://www.mdpi.com/2073-4425/15/11/1438

文章介绍：白粉病是一种常见的小麦病害，会影响产量和品质。对与白粉病抗性相关的基因进行鉴定和精细定位，有助于分子标记辅助育种。本研究利用由“晋麦 33号（高抗性品系）”与“烟农 19号（高感病品系）”杂交产生的双单倍体品系（DHs）群体构建的高密度35K DArT遗传连锁图谱，对与白粉病相关的数量性状位点（QTL）进行了定位。结合复合区间作图法和多区间作图法，在1B、2B和6A染色体上鉴定出三个稳定的白粉病QTL，其表型变异解释率（PVE）为4.98%至13.25%。值得注意的是，在三个环境下均鉴定出了Qpm.sxn-1B和Qpm.sxn-2B，其表型变异解释率（PVE）分别为9.37%至13.25%和4.98%至5.23%。这些QTL的协同效应来源于亲本“晋麦33”。Qpm.sxn-1B是主要的稳定QTL，而Qpm.sxn-2B与Pm51接近。此外，在两个环境下均鉴定出了Qpm.sxn-6A，其PVE值分别为7.13%和7.65%，抗性效应来源于父本。值得注意的是，该位点此前未见报道，表明Qpm.sxn-6A是一个新发现的白粉病基因控制QTL。本研究选取了五个可用于标记辅助选择的分子标记，用于追踪Qpm.sxn-1B和Qpm.sxn-2B基因。本研究中发现的这一新QTL及其标记的鉴定，将有助于利用标记辅助选择技术培育白粉病抗性品种。

5. Quantitative Trait Loci Mappings for the Sulfur Utilization Efficiency-Related Traits at the Seedling Stage of Wheat

小麦苗期硫利用效率相关性状的数量性状位点定位

https://www.mdpi.com/2073-4425/15/12/1550

文章介绍：硫（S）是植物正常生长发育所必需的元素，在多种生命过程中发挥着重要的生物学功能。本研究利用重组自交系（RIL）群体，在小麦幼苗期研究了13个与硫利用效率（SUE）相关的性状。采用遗传作图法对数量性状位点（QTL）进行定位。利用小麦RIL，在低硫（0.1S，T1）、中硫（0.5S，T2）和高硫（1.5S，T3）水平的两种水培条件下，对13个与硫利用效率相关的性状进行了研究。在不同处理条件下，共鉴定出170个与13个性状相关的QTL。其中，T1、T2和T3分别鉴定出89个、103个和101个QTL。63个QTL在多个处理条件下均有发现，其余107个QTL仅在一个处理条件下检测到。其中，共鉴定出13个相对高频QTL（RHF-QTL）和11个QTL簇。在QTL簇C3和C10中分别鉴定出5个（QSh-1D、QRn-1D、QSdw-1D、QTdw-1D和QTsc-1D）和6个（QRdw-6A、QSdw-6A、QTdw-6A、QRsc-6A、QSsc-6A和QTsc-6A）RHF-QTL。这13个RHF-QTL和11个QTL簇有望应用于小麦的分子标记辅助选择（MAS）。

6. Genome-Wide Identification and Expression Analysis of SNAP Gene Family in Wheat

小麦SNAP基因家族的全基因组鉴定与表达分析

https://www.mdpi.com/2073-4425/15/10/1311

文章介绍：SNAP基因家族是一类含有SNAP结构域的蛋白质，在植物的生长发育过程中发挥着至关重要的作用。本研究运用生物信息学方法，对TaSNAP家族成员的基因结构、系统发育进化、染色体分布、理化性质、保守基序及顺式作用元件进行了系统性分析。TaSNAP家族成员编码的蛋白质长度介于120至276个氨基酸之间，等电点范围为4.87至7.92。系统发育分析结果显示，这8个TaSNAP基因可归类为三个不同的亚家族；同一亚家族内的成员在基因结构上表现出显著的相似性。染色体定位分析揭示了TaSNAP家族成员主要分布在2A、2B、2D、7A、7B和7D号染色体上。利用Plant CARE工具，本研究鉴定出了10个与植物激素响应相关的元件以及4个与胁迫响应相关的元件。随后，通过qRT-PCR技术对这8个TaSNAP基因在不同组织及多种非生物胁迫条件下的表达水平进行了检测。结果表明，与麦穗相比，大多数基因在根部的表达水平显著升高。值得注意的是，在脱落酸（ABA）胁迫下，绝大多数基因均呈上调表达；而在聚乙二醇（PEG）胁迫下，部分基因则呈下调表达，这提示SNAP蛋白在小麦的生长发育过程中发挥着重要作用。本研究对小麦SNAP家族的各成员进行了全面的生物信息学分析，为后续开展相关基因的功能研究奠定了坚实的基础。

7. Comparison and Classification of LMW-GS Genes at Glu-3 Loci of Common Wheat

普通小麦 Glu-3 位点低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）基因的比较与分类

https://www.mdpi.com/2073-4425/16/1/90

文章介绍：小麦低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）对食品加工品质影响显著，但由于表达亚基数量多、DNA 序列相似度高，通过蛋白直接分析难以实现 LMW-GS 的有效分离及其等位基因评分，因此对 LMW-GS 基因进行鉴定与分类，对清晰识别 LMW-GS 等位基因、开发功能标记具有重要意义。本研究在 NCBI 数据库中检索 GenBank 注册的 LMW-GS 基因，获得 593 条具有完整编码序列的Glu-3基因，包括 146 条Glu-A3、136 条Glu-B3和 311 条Glu-D3基因，利用 DNAman 软件对 DNA 序列及推导氨基酸序列进行分析与表征。序列比对与分类结果显示，Glu-A3位点至少包含 9 个基因、69 个等位变异，Glu-B3位点包含 11 个基因、64 个等位变异，Glu-D3位点包含 10 个基因、96 个变异，此外还分析了部分Glu-3基因及其变异的特异性。本研究结果有助于全面理解 LMW-GS 基因，为功能标记开发提供依据，并将为小麦品种品质改良提供理论参考。

8. Markers Associated with Starch, Protein and Asparagine Content in Grain of Common Wheat

普通小麦籽粒中淀粉、蛋白质和天冬酰胺含量的相关标记物

文章链接https://www.mdpi.com/2073-4425/16/6/661

文章介绍：普通小麦的籽粒蛋白质（GPC）和籽粒淀粉（GSC）含量决定了其是否适合进一步加工，是重要的品质指标。籽粒中游离天冬酰胺（GFAC）的含量显著影响其热加工性能。本全基因组关联分析（GWAS）旨在鉴定与优良冬小麦育种系中GPC、GSC和GFAC含量相关的标记（MTA），并筛选候选基因。共对344个冬小麦品系进行了表型和基因分型，基因分型采用DArTseq标记。GWAS分析共鉴定出14个与GPC相关的MTA、40个与GSC相关的MTA和43个与GFAC相关的MTA。这些新标记解释了6.3%至12.2%的表型变异。对于GPC，标记4990459（QGpc.rut.2D）邻近区域解释了10.2%的变异，且在两年间保持稳定。在QGsc.rut.7A.2附近鉴定出一个编码蔗糖合成酶的新基因TraesCS7A03G037500，该基因编码参与淀粉生物合成的蔗糖合酶；在QGfac.rut.1B.1附近发现基因TraesCS1B03G0736700，其编码参与线粒体电子传递链的 NAD (P) H 脱氢酶亚基 H。这些发现为阐明GCS的遗传机制提供了有价值的见解，并且所鉴定的MTA可作为降低小麦籽粒中游离天冬酰胺含量和提高蛋白质含量的分子标记。

9. Fine Mapping of a Major Locus for Leaf Sheath Hairiness in Wheat Identifies TaSAIN1-4D as a Candidate Gene

小麦叶鞘毛状性状主要基因位点的精细定位鉴定出TaSAIN1-4D为候选基因

https://www.mdpi.com/2073-4425/16/9/1117

文章介绍：小麦叶鞘茸毛性（LSH）是小麦的一种适应性性状，能够增强其对生物胁迫和非生物胁迫的耐受性。尽管模式植物中茸毛发育的研究已较为深入，但小麦族作物叶鞘茸毛性的遗传基础仍知之甚少。本研究对叶鞘茸毛性的遗传规律和遗传结构进行了分析，利用无毛品系‘蜀麦 830’、‘蜀麦 2262’与有毛品系‘中科蓝麦 1’杂交构建两个 F?群体，结合 BSA-seq 与 KASP 标记分型对该性状位点进行定位和精细定位，并通过比较基因组学、序列变异及亚细胞定位预测对候选基因进行鉴定。表型鉴定显示，叶鞘茸毛性为显性性状，在 F₂群体中呈 3:1 分离；BSA-seq 在 4D 染色体长臂上定位到主效位点 QLsh.cwnu-4D，经 KASP 标记精细定位将其缩小至 1.67 Mb 区间，该区间与粗山羊草（Aegilops tauschii）中一个 530 kb 的茸毛相关连锁不平衡区段重叠；区间内的 TaSAIN1-4D, 小麦族特有的盐诱导蛋白, 被确定为最可能的候选基因，其不同等位基因（TaSAIN1-4Da、TaSAIN1-4Db、TaSAIN1-4Dc）存在大片段插入和多个 SNP 等丰富序列变异，提示可能存在功能分化；该基因预测定位于细胞核，支持其参与茸毛调控和逆境适应的功能；共显性 KASP 标记 K-cwnu-4D-502238348 与叶鞘茸毛性紧密连锁且完全共分离，可作为分子标记辅助选择的可靠标记。本研究阐明了小麦叶鞘茸毛性的遗传结构，鉴定出 TaSAIN1-4D 为其关键调控基因，研究结果为分子标记辅助选择提供了实用工具，有助于加快选育具有优良叶部表面性状的小麦新品种。

10. Genome-Wide Identification of 13 miR5200 Loci in Wheat and Investigation of Their Regulatory Roles Under Stress

小麦基因组范围内鉴定13个miR5200基因位点及其在胁迫条件下的调控作用

https://www.mdpi.com/2073-4425/16/11/1349

文章介绍：miR5200是禾本科植物特有的miRNA。它在短日照条件下被诱导表达，并通过调控成花素FT基因的表达来调节开花时间。然而，迄今为止，负责成熟miR5200形成的基因位点尚未通过实验验证，其在非生物胁迫响应中的生物学功能也尚不清楚。这阻碍了对miR5200生理作用和分子机制的系统性阐明。本研究以小麦为研究材料。首先，通过基因组水平的生物信息学分析，筛选出13个潜在的tae-miR5200候选基因位点。随后，结合基于烟草瞬时转染的GUS染色分析和定量实时PCR（qRT-PCR）检测表达水平，系统地验证了这些基因位点的真实性。在此基础上，本研究进一步探究了tae-miR5200在低温、干旱、盐胁迫等非生物胁迫以及SA、ABA、IAA、GA3和MeJA处理下的表达模式。实验验证证实，13个潜在基因位点中有7个是真实且具有功能的，并且tae-miR5200在不同类型的非生物胁迫下表现出特异性的表达变化。本研究证实了tae-miR5200基因位点的真实性，有效排除了生物信息学预测的假阳性位点对后续功能研究的干扰。本研究为进一步探究tae-miR5200在小麦响应非生物胁迫中的分子机制提供了实验基础。

Genes期刊介绍

主编：Selvarangan Ponnazhagan, The University of Alabama at Birmingham, USA

期刊主题涵盖了与DNA、RNA、染色体、基因、遗传学和多组学相关的所有内容。下设18个专题，从人类、动物、植物、微生物、分子遗传、种群进化和高新技术等多个角度全方位审视遗传学和基因组学的前沿研究。