芝麻是世界上最为古老的优质油料作物之一，因含油量高、品质优，被誉为“油料皇后”。然而，世界芝麻生产中所用品种抗落粒性差，蒴果成熟后籽粒自然脱落，不适于联合机收和规模化大面积生产。近年来，河南省农业科学院张海洋研究员团队首次创制出抗落粒芝麻新种质12M07，并用于抗落粒品种选育，根本解决了芝麻品种“一熟就炸”“一碰就落”、不适宜机收的世界性技术难题。

近期，河南省农业科学院张海洋研究员团队基于抗落粒突变体，克隆出芝麻抗落粒基因Sihec3，完成的题为“Deletion of a 1,049 bp sequence from the 5´ UTR upstream of the SiHEC3 gene induces a seed non-shattering mutation in sesame ”的研究作为Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2024年8期封面文章正式发表。

研究显示，在芝麻抗落粒突变体12M07蒴果发育上，籽粒与心皮组织结合的离层区域，薄壁细胞排列较对照疏松；蒴果成熟时，籽粒-胎座之间离层不能正常形成，致使籽粒不脱落（图1）。

图1 抗落粒突变体12M07（SR）与落粒型种质（XCDZB，SS）的蒴果、胎座组织形态比较

团队基于12M07 (抗落粒型，SR) ×XCDZB（落粒型，SS)杂交后代遗传分析，确定芝麻抗落粒性状受单隐性基因控制。通过F₂群体重测序关联分析和变异位点筛选，确定了与抗落粒性状显著关联的SV位点（SV12002）（p=2.13E-09）（图2），该变异位点位于第三染色体上的基因Sindi0765000（命名为SiHEC3）。基因5 ' UTR至上游启动子区域发生了1049 bp的缺失。SiHEC3编码bHLH转录因子，主要在胎座组织中表达，表达高峰出现于籽粒授粉后45 d。

图2 抗落粒性状相关群体基因组关联分析与SV位点定位

此外，团队还开展了Sihec3启动子的荧光素酶报告基因表达验证以及HEC3与关键蛋白的互作网络分析（图3）。该研究结果为芝麻等农作物抗落粒宜机收性状改良提供了重要分子遗传信息。

图3 SiHEC3基因和其等位基因Sihec3的启动子荧光素酶互补分析

河南省农业科学院芝麻研究中心张海洋研究员和苗红梅研究员为该文通讯作者，琚铭博士为第一作者。研究得到了国家特色油料产业技术体系（CARS-14）、神农种业实验室一流课题（SN01-2022-04）、河南省重点研发专项（221111520400）、河南省联合基金（232301420108）等项目的资助以及河南省特色油料作物基因组学重点实验室的支持。

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https://www.sciencedirect.com/science/arti‍cle/pii/S2095311923003957

Cite the article:Ming Ju, Guiting Li, Qiuzhen Tian, Hengchun Cao, Qin Ma, Yinghui Duan, Hui Guo, Zhanyou Zhang, Yingying Huang, Huili Wang, Haiyang Zhang, Hongmei Miao. 2024. Deletion of a 1,049 bp sequence from the 5´ UTR upstream of the SiHEC3 gene induces a seed non-shattering mutation in sesame. Journal of Integrative Agriculture, 23(8): 2589-2604.

Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。