近日，硕士士毕身份山西农业大学研究员王拴锁团队在国际权威期刊《自然—通讯》（Nature Communications）发表重要研究成果。毕业该研究成功克隆了调控谷子株高、于石业于院大研究分蘖及氮代谢的学博学山西农关键基因SiSD1，首次阐明了SiSD1/sisd1杂合基因型在谷子杂交育种中的中国作增产效应及其氮代谢互补机制，为谷子分子设计育种提供了关键的科学基因资源与理论依据。

论文作者信息：
* 共同第一作者：山西农业大学博士研究生王晨燕、大研副研究员赵凯、通讯副教授张会、旗下权威期刊已毕业硕士研究生徐晨阳、发表在读硕士研究生许玉清。成果
* 共同通讯作者：后稷实验室（杂粮生物育种山西省实验室）研究员王拴锁、硕士士毕身份研究员孔照胜，毕业以及中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员、于石业于院大研究中国科学院院士傅向东。学博学山西农

谷子育种瓶颈与绿色革命基因的启示

谷子（Setaria italica）是我国干旱及半干旱地区至关重要的传统粮食作物。凭借其卓越的抗旱性、耐贫瘠能力及高效的养分利用率，谷子被视为应对极端气候变化、保障粮食安全的重要战略作物。然而，当前谷子生产面临株高过高、分蘖能力弱、易倒伏等严峻问题，导致其单位面积产量远低于水稻和小麦，平均单产仅维持在2.5~3.5吨/公顷。

20世纪中叶的“绿色革命”证实，通过调控赤霉素（GA）合成与信号转导途径优化作物株型，可显著提升产量。但在谷子这一重要的旱作C4作物中，是否存在类似水稻、小麦的“绿色革命基因”？这些基因是否已在育种实践中得到应用？解答这些核心科学问题，对于解析谷子株型遗传基础、推动分子设计育种具有里程碑式的意义。

关键突破：克隆SiSD1基因并解析其功能

针对上述科学难题，研究团队完成了矮秆、多分蘖、高产谷子品种“吨谷”的T2T（端粒到端粒）完整基因组组装，并从中克隆了水稻绿色革命基因SD1的直系同源基因SiSD1。

研究发现，“吨谷”品种中SiSD1基因发生单碱基缺失，导致移码突变及蛋白质翻译提前终止。这一突变显著降低了植株内的活性赤霉素含量，从而在降低株高、增加分蘖的同时，优化了氮代谢配置，实现了高产目标。

群体遗传学与育种实践验证

群体遗传学分析显示，SiSD1在谷子驯化过程中受到了强烈的自然选择。携带关键SNP位点的优异单倍基因型材料，其赤霉素含量适度降低，表现出粗壮茎秆和大穗的优良表型，并能优先保障籽粒产量。

尤为引人注目的是，研究证实SiSD1/sisd1杂合基因型在目前已大面积推广的杂交种中占比高达88.8%。这一数据直接验证了该分子机制在育种实践中的核心价值。此外，研究还进一步揭示了SiSLR1–SiERFs–SiSD1分子模块对谷子株型建成的精细调控机制。