近日，生命科學學院蘇英華教授課題組和周良子教授課題組在Science Bulletin合作發表題為Unlocking Yield Potential of Wheat via Inflorescence Design的觀點文章，文章提出充分利用多組學技術手段，通過對禾本科作物花序構型的形成開展深入的多維度的比較研究，探尋小麥穗型重新設計的新方案，為未來小麥產量瓶頸的突破和進一步提升提供了全新的思路和研究方向。

小麥是全世界范圍內種植最廣泛且消費最多的糧食作物之一，為全世界人口提供了約18%的膳食熱量，在保障世界農業和糧食安全方面占有舉足輕重的地位，因其良好的環境適應性和較高的加工品質受到了廣泛的青睞。過去幾十年間的研究和育種工作使得小麥的單產得到了顯著的提升。展望未來，日益增加的糧食生產需求、極端氣候的頻發以及優質土地資源的匱乏仍然給小麥種植和生產帶來了巨大的挑戰，如何突破作物產量瓶頸，從而進一步穩定提升產量成為農業科學的核心挑戰。

穗粒數是禾本科作物的重要產量性狀，而花序構型直接決定了穗粒數的形成，在漫長的作物育種過程中對作物花序構型的改良直接推動了作物產量的提升。在長期的自然演化和人類馴化的共同作用下，不同禾本科作物均發生了相對緊湊的穗型選擇，某種程度上形成了求同存異的花序構型/穗型，而不同物種花序構型間的差異在一定程度上造成了小麥、水稻、玉米、高粱等主要作物穗粒數的顯著差異。

如何從花序構型的角度解鎖小麥增產的密碼？文章提出需要從包括解鎖分枝小麥的產量潛力、花序頂端分生組織活性的維持、提高小麥小花的育性以及增強小麥穗軸對營養物質的利用效率這四個主要方面出發，從基因組學、代謝組學、單細胞組學和表型組學等不同組學角度，開展不同禾本科作物花序發育和構型差異的多維度比較分析，利用基因工程、深度學習和人工智能手段，重新設計能夠最大限度釋放小麥穗粒數潛力的花序構型，突破小麥單產提升的瓶頸，進一步提高小麥產量，保障我國糧食安全。

蘇英華教授和周良子教授為該論文的共同通訊作者，博士生王藝鵬、劉慶飛為該論文的共同第一作者，德國雷根斯堡大學的Thomas Dresselhaus教授及德國弗萊堡大學的Thomas Laux教授也為該文論提供了指導和幫助。該工作得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.10.032.

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波