小麦是全球最重要的粮食作物之一，穗粒数（GNS）是决定小麦产量的关键性状。因此，鉴定调控穗粒数基因对小麦生产具有重要意义。但小麦为异源六倍体作物，基因组庞大复杂，加之穗粒数性状易受环境影响，极大地增加了功能基因鉴定与解析的难度。

近期，山东农业大学李斯深教授团队完成的题为“TaRLK-4B, a novel gene regulating grain number per spike in wheat”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。

该研究采用QTL定位与GWAS相结合的方法，在小麦中鉴定出调控穗粒数的候选基因TaRLK-4B，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术验证了其生物学功能，通过RNA-Seq和DAP-Seq分析推断其调控通路，利用272份小麦品种分析了TaRLK-4B基因的优异单倍型，为小麦高产育种提供了新的基因资源。

主要研究结果如下：

TaRLK-4B基因的定位与功能验证 

本研究通过数量性状位点（QTL）定位与基于转录组测序（RNA-Seq）的全基因组关联分析（GWAS），鉴定出一个调控穗粒数的候选基因TraesCS4B02G047100（TaRLK-4B）。利用CRISPR/Cas9技术对TaRLK-4B进行编辑，得到3个纯合突变株系bb-1、bb-2、bb-3。与野生型Fielder（WT）相比，三个突变株系的穗粒数分别下降7.84%、11.37%、13.03%，小穗数与穗长也显著降低。表明TaRLK-4B对穗粒数、小穗数与穗长具有正向调控作用。

  TaRLK-4B基因的调控通路 

对分蘖期野生型WT与bb-2突变株系的幼穗组织进行RNA-Seq分析，共鉴定到1193个差异表达基因（DEGs），其中包含小麦已知穗粒数调控基因TaSPL17-7A、TaSPL17-7B、TaSPL17-7D及其水稻直系同源基因OsIPA1（OsSPL14）。通过整合TaRLK-4B的RNA-Seq数据和TaSPL17-7D的DAP-Seq数据，筛选到136个重叠基因。因此推测TaRLK-4B参与了TaSPL17介导的穗粒数调控分子网络。

 TaRLK-4B基因的优异单倍型 

基于272份小麦品种的转录组数据，将TaRLK-4B基因划分为两种单倍型：Hap1和Hap2，占比分别为74.5%和25.5%。t检验结果显示，在全部14个环境下，Hap2的穗粒数均显著高于Hap1，表明Hap2是提升小麦穗粒数的优异单倍型。

利用CRISPR/Cas9技术对TaRLK-4B进行功能验证

RNA-Seq与DAP-Seq联合分析结果

Hap2为提高穗粒数的优异单倍型

山东农业大学李斯深教授、赵岩副教授、安艳荣副教授为该论文的共同通讯作者，博士研究生王辉、济南市农业科学研究院张明霞为共同第一作者。本研究得到泰山产业领军人才和山东省小麦产业技术体系的资助。

Cite the article: Hui Wang, Mingxia Zhang, Junsheng Sun, Haimeng Wu, Yijun Wang, Huiyan Xu, Jianwei Sun, Guangde Lv, Baojin Guo, Xuemei Jin, Rugang Wu, Ying Guo, Yanrong An, Yan Zhao, Sishen Li. 2026. TaRLK-4B, a novel gene regulating grain number per spike in wheat. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.05.040

https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.05.040

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5.7，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。

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