MADS-WUS轴驱动的分生组织起始速率促进禾本科植物的花存活与花序演化

作物驯化反复塑造了花序结构，以提高花部产量，但协调花的起始速率、成熟速率与存活率的机制仍不明确。通过结合形态测量学、建模分析与分子遗传学分析，我们发现，无限花序型大麦（*Hordeum vulgare* L.）的花部产生遵循一种由主效MADS-box基因——穗小花起始与育性基因（SPIKELET INITIATION AND FERTILITY，SIF）协调的“快速起始—幼年死亡”策略。SIF通过WUSCHEL终止花序分生组织，同时通过APETALA1（Vrn-H1）激活花分生组织，从而实现这一双重调控。因此，祖先型SIF“慢”等位基因促进花及时进入成熟阶段，而衍生型“快”等位基因则允许更多花发生起始。驯化后对SIF等位基因的选择，使大麦群体形成多样化的繁殖策略，从而在田间维持产量性状。最后，我们证明，在小麦族（Triticeae）适应寒冷的过程中，一个谱系特异性的SIF基因复制促进了分生组织命运转换与花序演化。本研究确立了发育速率是驱动结构创新与繁殖成功的关键因素。

作物驯化曾多次重塑花序结构，以提高花部产量，但协调花部起始速率、成熟与存活的机制仍不清楚。通过结合形态计量学、建模和分子遗传学分析，我们发现，不定型大麦（*Hordeum vulgare* L.）花序中的花部产生遵循一种由主效MADS-box基因——小穗起始与育性（SPIKELET INITIATION AND FERTILITY，SIF）——协调的“快速起始、幼期死亡”策略。SIF通过WUSCHEL协同终止花序分生组织，并通过APETALA1（Vrn-H1）激活花分生组织，从而实现这一双重功能。由此，祖先型SIF“慢”等位基因促进花部及时进入成熟进程，而衍生型“快”等位基因则允许更多花部起始。因此，驯化后对SIF等位基因的选择，使大麦种群能够形成多样化的繁殖策略，从而在田间维持产量性状。最后，我们表明，谱系特异性的SIF基因复制促进了分生组织命运转换以及小麦族植物在冷适应过程中的花序演化。我们的研究确立了发育速率作为结构创新和繁殖成功的关键驱动因素。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.31.748292v1?rss=1

🏷️ 大麦花序发育 MADS-box基因 WUSCHEL通路 分生组织命运转换 花起始速率 花序演化