老葉的植物王國

  圖片來源：維基百科 要增加穀類作物的產量，就要讓它們能多結些果實。以小麥來說，決定產量有三個因素：每單位土地面積的穗數、每穗粒數和粒重。如果能讓麥穗多長些小穗、每個小穗多長幾粒小麥，而每粒小麥的重量仍維持原來的大小，這樣就可以有效提升產量。但是，到底是什麼基因控制麥穗的分檗，到目前仍屬未知。 最近有研究團隊以數量性狀基因座（QTL，quantitative trait loci）分析的方式，找到了提升小麥產量的方法。他們先以兩個不同的小麥品系：CItr 17600與Yangmai18進行雜交。這兩個品系的小麥其麥穗的型態有很大的不同。針對雜交第二代進行分析後顯示，位於染色體7B上有個數量性狀基因座極可能與麥穗的型態有關。 接著研究團隊深入分析這個數量性狀基因座，將範圍縮小到只含有兩個基因的一小段染色體上。進一步的分析顯示，其中的 TraesCS7B02G400600 可能就是目標基因。 進行分析後發現，這個基因長得像CONSTANS，於是便命名為 TaCOL-B5 。研究團隊發現，來自CItr 17600的這個基因是顯性（ TaCol-B5 ），而來自Yangmai18則為隱性（ Tacol-B5 ）。高量表現 TaCol-B5 會使小麥在溫室中每穗多長3.5個小穗，這使得每穗多結出3.4顆小麥。另外，高量表現的小麥每株也多長1.3穗。田間試驗也發現過量表現 TaCol-B5 會使小麥多長2.4個小穗，多結出更多麥粒，提升產量11.9%。另外 TaCol-B5 也讓小麥更早抽穗，也長得比較高。 分析這兩個品系的 TaCol-B5 基因發現，在兩品系的同一基因上有三個胺基酸不同：Phe243/Leu243， Ser269/Gly269， 以及 Ala338/Thr338 （顯性/隱性）。接著研究團隊找到了 Ta K4這個基因與 TaCol-B5 以及 Tacol-B5 有互動。 Ta K4是個絲胺酸/蘇胺酸激酶（serine/threonine kinase），其中 TaCol-B5 / Tacol-B5 的第269個胺基酸造成 Ta K4對它們的磷酸化發生差異。 所以 TaCOL-B5 這個基因可能是透過被 Ta K4磷酸化，來調節小麥的分檗數與抽穗時間。研究團隊分析了1657個品系的小麥，發現只有33個帶有 TaCol-B5 基因。未來可望藉...