近日，我校麦类研究团队在青稞、藜麦和小黑麦研究方面取得了一系列突破性研究成果，相关研究成果相继在《Plant physiology and biochemistry》《BMC plant biology》《Applied Soil Ecology》《PeerJ》《Genetic resources andcrop evolution》《作物学报》等国际国内主流期刊上发表。该系列研究成果围绕青稞、藜麦和小黑麦在生长发育、品质、抗逆、遗传多样性、栽培措施等面临的问题，重点开展控制作物性状的关键基因及调控元件挖掘、种质遗传多样性分析、营养高效栽培种植模式建立等工作。
刈割对青稞养分积累和代谢产物的影响
在作物生长发育研究方面——青稞青苗与秸秆可用于牲畜饲喂，刈割作为作物多元化利用的一种重要手段，可拓宽其饲用化利用方式。团队成员通过前期筛选出的最适刈割期和留茬高度，开展刈割后青稞茎秆再生恢复速率、抗氧化酶活性、lncRNAs、代谢物积累和刈割后内激素响应情况开展相关研究，初次从农艺、理化、代谢和分子角度探明了青稞刈割后生长响应机制，为青稞的多元化利用和再生恢复机制的解析提供理论依据和技术支撑。相关研究结果以“Identification and Functional Analysis of Long Non-Coding RNA (lncRNA) and Metabolites Response to Mowing in Hulless Barley (Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.)”“刈割对青稞恢复特性及籽粒和秸秆产量品质特性的影响”为题分别发表于《BMC plant biology》(Q1，IF="4.3)和《作物学报》。
HvANS和HvANT2调控花青素生物合成机制模式图
在作物品质研究方面——紫粒青稞果皮中富含花青素，是营养功能产品和食品添加剂的理想原料，但彩色青稞中花青素的调控基因及作用机制并不明确。课题组围绕花青素合成途径中经典转录因子HvANT2和结构基因HvANS，开展其基因和蛋白表达特征分析，通过转录组/代谢组分析了HvANT2/HvANS影响花青素合成的转录/代谢调控途径，并利用酵母单/双杂交实验，探究了HvANT2/HvANS调控青稞种子花青素合成的机理。相关研究结果以“Unveiling the mysteries of HvANS: a study on anthocyanin biosynthesis in qingke (hordeum vulgare L. var. Nudum hook. f.) seeds”“Investigating the regulatory role of HvANT2 in anthocyanin biosynthesis through protein–motif interaction in Qingke”为题分别发表于《BMC plant biology》(Q1，IF="4.3)和《Peer J》(Q2，IF="2.3)。
HvCNGC-HvCaM/CML-HvCRK模块介导的调控青稞干旱胁迫响应的分子机理假设模式图
在作物抗逆性研究方面——青稞主产地属于干旱、半干旱气候，近年来干旱胁迫作为生产面临的主要逆境因子，对青稞产业生产造成严重的影响。针对上述生产问题，研究基于生物信息学、分子生物学和遗传学，明确了HvGNGC3/16，HvCML32和HvCDPK2/4干旱胁迫调控功能，系统解析了HvCNGC-HvCaM/CML-HvCDPK模块介导的调控青稞干旱胁迫响应的分子机理。相关研究结果以“Genome-wide identification of the CNGC gene family and negative regulation of drought tolerance by HvCNGC3 and HvCNGC16 in transgenic Arabidopsis thaliana”“The CDPK-related protein kinase HvCRK2 and HvCRK4 interact with HvCML32 to negatively regulate drought tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana”为题发表于《Plant physiology and biochemistry》(Q1，IF="6.1)。
63份青稞主栽品种的群体结构分析
在种质遗传多样性研究方面——通过解析作物遗传背景多样性、建立DNA指纹图谱对研究遗传变异规律、挖掘优异基因型和新品种培育利用具有重要意义。团队采用国内63份青稞主栽品种和114份藜麦种质资源开展基于表型和基因型的遗传多样性分析，并建立了DNA鉴定指纹图谱。相关研究结果以“Genetic diversity analysis and DNA fngerprinting of primary Qingke (Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.) cultivars”“基于表型和基因型的藜麦种质资源遗传多样性分析”为题发表于《Genetic?resources?and?crop?evolution》(Q2，IF="1.7)和《西北农业学报》。
青稞/豌豆在不同施肥条件下单作/混作体系种植模式图
在作物营养高效栽培模式方面——青稞、小黑麦作为粮饲兼做优势作物，研究其适宜的混作、种植、施肥模式，可在优化耕作制度、提升耕地质量和推进绿色增产中发挥积极作用。课题组通过设置青稞、小黑麦/豌豆单作和混作体系、不同施肥水平、不同种植密度等栽培模式，揭示了“根系-土壤微环境-养分-产量”生态系统互作的生产性能和饲用品质权衡协调机理。相关研究结果以“Response of the rhizosphere soil microbial diversity to different nitrogen and phosphorus application rates in a hulless barley and pea mixed-cropping system”“施氮水平对青稞氮素吸收利用率、根系形态和产量的影响”“不同种植密度与施肥量对青稞分蘖动态及群体结构的影响”“基于15N示踪的青稞氮素利用率和分蘖能力研究”为题发表于《Applied Soil Ecology》(Q1，IF="4.8)《麦类作物学报》《西北农业学报》和《核农学报》。
上述研究工作的开展，为后期基因编辑、单倍体、分子标记辅助选择育种和高产高效栽培技术体系创新提供了技术支撑，为推动我校麦类育种和栽培技术的创新发展奠定了良好基础。
供稿：农林科学院
【编辑：邹林有 责任编辑：金萍】