大麦（Hordeum vulgare L.）是人类最早驯化的作物之一，为世界第四大粮食作物。大麦的穗部由 “三联小穗” 构成，穗轴的每个节上包含 1 个中央小穗和 2 个侧生小穗。根据侧生小穗的育性差异，大麦可分为二棱大麦和六棱大麦：在二棱大麦中，仅中央小穗可育；而在六棱大麦中，中央小穗和侧生小穗均能结籽粒。目前已鉴定出 5 个决定大麦棱型的关键基因（VRS1 - VRS5），但这些 VRS 基因之间的协调关系及各自的调控机制并不清晰。

VRS基因调控网络及VRS1靶基因信息

    郭自峰组对二棱大麦侧生小穗的发育过程进行了详细观察，并对 5 个 vrs 突变体的侧生小穗进行转录组分析，发现 VRS 基因存在一些共有的调控通路，如花发育、细胞外结构组装、花粉发育等；但不同 VRS 基因也有其各自的调控通路，如在 vrs1 突变体中，水杨酸与赤霉素代谢途径显著富集；在 vrs3 突变体中，叶性器官发育相关通路显著富集等。加权基因共表达网络分析（WGCNA）发现，VRS1 与 VRS5 处于同一调控模块中，该模块与侧生小穗育性性状显著关联，并且二者表达模式高度相似，表明 VRS1 与 VRS5 可能处于同一调控通路中，共同参与侧生小穗育性调控。基因调控网络分析发现，MADS-box 基因在 VRS1 和 VRS5 调控通路中发挥重要作用。后续通过染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）和 RNA 测序（RNA-seq）技术，研究人员鉴定出 213 个 VRS1 蛋白直接调控的下游基因，这些基因涉及能量代谢、激素信号通路及转录因子等关键生物学途径，发现VRS1 可直接结合花发育 D 类基因 HvMADS13并抑制其表达，是其调控二棱大麦侧生小穗败育的重要分子机制。该研究结果丰富了对 VRS 基因功能的理解，也为大麦棱型改良相关研究奠定了理论基础。

    该研究成果于9月11日在线发表于Plant，Cell & Environment期刊。植物所助理研究员申立平、已毕业硕士研究生孙祉文为论文共同第一作者，郭自峰研究员为通讯作者。

文章链接：https://doi.org/10.1111/pce.70183