IT之家 10 月 21 日消息，小麥是全球最重要的主糧作物之一，養(yǎng)活著數十億人口。然而，隨著氣候變化、耕地有限和人口增長等挑戰(zhàn)加劇，傳統(tǒng)方式已難以持續(xù)提升產量。

美國馬里蘭大學科學家發(fā)現(xiàn)了一種能讓小麥單花結出三粒籽粒的關鍵基因，為未來高產小麥品種的培育提供了重要方向。

相關研究成果已于 2025 年 10 月 14 日發(fā)表于《美國國家科學院院刊》（IT之家附 DOI: 10.1073/pnas.2510889122）。

罕見“三籽小麥”背后的遺傳機制

研究團隊發(fā)現(xiàn)，在一種罕見的小麥變異體中，一個通常處于靜止狀態(tài)的基因 WUSCHEL-D1（WUS-D1） 會在花朵早期發(fā)育階段被激活。該基因的激活會促使花部組織擴大，并生成額外的雌性器官（如子房），從而讓單朵花能夠形成三粒籽粒，而普通小麥通常只能結出一粒。

這一特性最初是在普通面包小麥的自然突變體中發(fā)現(xiàn)的，但科學家此前并不清楚其遺傳原因。為此，研究團隊繪制了突變體的完整 DNA 圖譜，并與常規(guī)小麥進行比對分析，直到現(xiàn)在才最終確定了 WUS-D1 基因的關鍵作用。

基因激活為育種提供新路徑

研究人員表示，如果能夠在其他小麥品種中人為激活這一基因，有望顯著提升單位面積的籽粒產量。研究合著者、馬里蘭大學植物科學副教授 Vijay Tiwari 表示：

確定這一特性背后的遺傳基礎，為育種專家在新小麥品種中引入該特征提供了路徑，從而可能增加每個麥穗的籽粒數量和總體產量。通過基因編輯工具，我們可以進一步改良這一性狀，以提高小麥產量。這一發(fā)現(xiàn)為發(fā)展成本更低的雜交小麥開辟了新途徑。在有限土地上提升全球糧食供給

研究團隊指出，WUS-D1 的發(fā)現(xiàn)為在不增加土地、水或肥料投入的情況下提高小麥產量提供了新的科學手段。

可能會有人好奇，這一研究聽起來與“雜交水稻”很像？其實雜交水稻技術主要依賴雜種優(yōu)勢（heterosis），通過溫敏核雄性不育（TGMS）系統(tǒng)實現(xiàn)父本與母本的雜交，其核心是優(yōu)化親本組合與繁殖效率，從而提升群體產量潛力（如分蘗數、穗粒數等），并不會直接增加籽?；鶖怠?/p>

當然，這一基因機制也可能被應用于其他谷物作物，推動多籽粒品種的開發(fā)，從而進一步增強糧食產量及安全。