本网讯 近日，安徽农业大学农学院黄淮南部小麦生物学与遗传育种重点实验室马传喜教授团队，在作物种子休眠与穗发芽抗性研究领域取得重大突破。相关研究成果以“TaCNGC-2A suppresses seed dormancy and activates pre-harvest sprouting through modulating calcium and hormonal signaling pathways”为题，于3月27日在知名期刊《Nature Communications》（2026 IF=15.7）上发表。该研究成功克隆了一个调控小麦穗发芽抗性的新基因TaCNGC-2A，并解析了其通过钙信号与激素通路协同调控种子休眠的复杂网络，揭示了其重要的育种应用价值，为培育抗穗发芽小麦新品种提供了关键的基因资源。

穗发芽是一种全球性的农业灾害。它不仅导致产量大幅下降，还严重劣化加工品质，每年造成的经济损失高达数十亿美元。随着全球气候变化，穗发芽灾害发生愈发频繁，已成为威胁我国乃至世界粮食安全的“卡脖子”难题。种子休眠性是决定穗发芽抗性的核心遗传因素，然而其调控网络复杂，关键基因及其育种价值长期以来未被充分挖掘。

本研究通过精细定位和图位克隆，首次鉴定出位于小麦2A染色体上负调控种子休眠的关键基因TaCNGC-2A，该基因编码一个环核苷酸门控离子通道蛋白。研究发现，敲除TaCNGC-2A能显著增强小麦的种子休眠，使穗发芽抗性提升40%以上，且对产量相关性状无任何负面影响，展现了其在抗性育种中的巨大潜力。TaCNGC-2A启动子-312 bp处的单个碱基T/A变异是决定其表达水平和休眠强弱的核心功能位点，携带-312-A等位基因的品种（多为地方品种）具有更强的穗发芽抗性。进一步鉴定出两个上游转录因子TaMYB-5B与TaMYB-5D能特异性结合该关键变异位点，生化与分子生物学实验表明，TaMYB-5B可结合5'-AGGCTTC-3'和5'-AGGCATC-3'两种基序，而TaMYB-5D仅结合5'-AGGCATC-3'基序，蛋白互作实验证实二者能形成异源二聚体协同抑制TaCNGC-2A的表达。此外，研究发现TaCNGC-2A与钙调蛋白TaCaM-3A直接互作，尤为重要的是，敲除TaCaM-3A不仅显著提升穗发芽抗性，还增加籽粒长度与千粒重，使单株产量提高12%–20%，实现了“抗性-产量”协同提升的罕见育种价值。机制研究表明，TaCNGC-2A与TaCaM-3A互作共同调节细胞内钙离子含量，并影响植物激素信号通路以及一系列已知休眠基因的表达来调控种子休眠和穗发芽抗性。最后，通过基因聚合分析，筛选出TaCNGC-2A与多个已知休眠基因（如TaMFT-3A、TaMKK3-A等）的6种具有较低发芽指数的有利组合，为多基因聚合培育抗穗发芽品种提供了最优组合方案。

安徽农业大学为本文的第一单位，安徽农业大学农学院在读博士研究生田兵兵、河南省农科院方宇辉、河北省农科院张颖君、安徽农业大学毕业博士研究生程欣然以及安徽农业大学在读博士后曹佳佳为共同第一作者。安徽农业大学农学院张海萍教授、常成教授、马传喜教授以及阮勇凌教授为论文共同通讯作者。安徽农业大学司红起教授、卢杰教授、陈璨副教授以及葛文扬副教授参与了该论文的指导。该研究得到了国家自然科学基金（31871608，32372069，U20A2033，F2010123002）、江苏省现代农业生产协同创新中心（JCIC-MCP）、河北省现代农业产业技术体系研究（HBCT2023010201）、河南省科技研发联合基金（242301420024）以及安徽农业大学创新基金（RC312212）的资助。（文图：常成 一审：范宇 二审：余恩 三审：王晓波）

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-70894-2