小麦穗部的发育是决定籽粒大小和数目等产量性状，其发育调控机制涉及复杂的遗传与代谢过程。长期以来，穗发育过程中基因表达动态、代谢变化及其相互作用机制尚不明确。
中国科学院植物研究所郭自峰研究团队通过整合代谢组学与转录组学数据，对小麦穗器官发育的12个发育阶段进行了系统解析，共检测到1,105种代谢物，包括穗、小穗及小花等233个组织样品。研究发现，与植物激素相关的代谢物在穗部不同组织间分布极不均衡。进一步的外源激素处理实验证实，植物激素在穗形态建成过程中发挥重要调控作用。
基于子房的高分辨率时空组学数据，研究团队构建了小麦子房发育的调控网络，鉴定出一批关键基因，包括TaOPR3、GL1和GL2等。这些基因在籽粒大小调控中发挥重要作用。基因组水平的分析揭示，这些关键基因的单倍型存在明显的地理分化，并在育种过程中受到选择性保留，其中优良等位基因与籽粒增大显著相关。
该研究通过多组学整合系统揭示了小麦穗器官发育的关键遗传与代谢调控网络，为深入理解小麦产量形成的分子基础提供了重要科学资源，并为小麦高产优质育种提供了潜在分子靶点。
该研究成果于10月18日在线发表于国际学术期刊Plant Cell，植物所特别研究助理刘洋洋，助理研究员申立平、张丽丽，华中农业大学博士朱安婷，中国农业大学博士张佳琦，中国农业科学院作物科学研究所副研究员陈隽，中国科学院遗传与发育生物学研究所博士后常国伟、助理研究员尹长斌为论文共同第一作者。植物所研究员郭自峰、华中农业大学教授陈伟、作科所研究员郝元峰、遗传发育所研究员鲁非为共同通讯作者。遗传发育所研究员童依平、作科所研究员路则府、西北农林科技大学教授吴建辉和中国农业大学辛明明教授参与并指导了该研究工作。本研究得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国博士后科学基金和国家重点研发计划的资助。
文章链接：
https://academic.oup.com/plcell/advance-article-abstract/doi/10.1093/plcell/koaf250/8293129?redirectedFrom=fulltext
（饲草种质高效设计与利用全国重点实验室、分子生理实验室供稿）
小麦穗部组分的高时空分辨解析
