小麦是全球主粮作物，其种子活力、产量与质量取决于胚与胚乳的协同发育。两者间存在复杂的分子互作：胚乳细胞化受阻会破坏ABA与生长素的平衡，引发胚脱水停滞；胚来源的信号（如T6P-SnRK1和赤霉素通路）则调控胚乳后期的养分分配与灌浆。这种双向信号沟通对种子形成至关重要。在全转录组层面进行表达调控研究，有助于解析该过程中的基因互作规律。尽管已有研究鉴定了小麦中部分影响产量与品质的关键因子，但仍缺乏对胚和胚乳发育过程的系统整合分析，且两个组织间协调发育的规律仍不清楚。
近日，中国农业大学小麦研究中心孙其信院士团队与四川农业大学国家重点实验室王际睿教授团队合作，在Cell Reports发表了题为“Dynamic Regulation and Embryo-Endosperm Cross-Talk Revealed by Whole-Transcriptome Profiling of Wheat Seed Development”的研究论文。该研究构建了小麦胚与胚乳在发育过程中的高分辨率时序转录组图谱。通过链特异性RNA测序，系统解析了两者的转录动态及互作规律。通过分析基因与长非编码RNA（lncRNA）的组织与时期特异性表达，鉴定了胚与胚乳在发育过程中的关键阶段及其转录特征。通过构建共表达网络并结合关键发育转换期的转录动态，揭示了驱动发育进程的调控模块与核心转录本。此外，该研究在转录水平解析了种子发育过程中胚与胚乳间协同调控的规律。该研究首次在全转录组水平系统揭示了小麦胚与胚乳发育过程中转录调控与组织协调发育的规律，为作物种子建成机制解析提供了关键数据资源与理论依据。研究发掘的关键基因与非编码RNA可为小麦遗传改良提供了潜在靶点，对提升种子活力、产量与品质、保障粮食安全具有重要价值。
图 激素相关基因在胚与胚乳之间表达模式的动态变化
四川农业大学国家重点实验室特聘研究员郭晓江，中国农业大学小麦研究中心博士生陈哲为论文共同第一作者。中国农业大学小麦研究中心倪中福教授、郭伟龙教授，四川农业大学国家重点实验室王际睿教授为该论文的共同通讯作者。孙其信院士、姚颖垠教授、杜金昆副研究员对该工作进行了指导和帮助。四川农业大学博士生刘馨，中国农业大学小麦研究中心已毕业博士苗凌峰，北京大学现代农业研究院青年研究员陈永明参与了此项研究工作。本研究获得以下资助：2023年“中国农大四川现代农业产业研究院建设”省市农业补贴资金、2024 年“中国农大四川现代农业产业研究院建设”省市农业补贴资金、国家自然科学基金（U22A20472）、SKL-CGEUSC开放研究基金（SKL-ZD202212）、四川省科技计划项目（2022YFSY0015），以及中央高校建设世界一流大学（学科）和特色发展引导专项（2025AC030）。
