紫花苜蓿（Medicago sativa）是草食动物的优质饲草，被誉为“牧草之王”，每亩优质高产苜蓿提供的蛋白质相当于2亩大豆，发展苜蓿产业对提升我国草食畜牧业具有重要意义。近日，Plant biotechnology journal在线发表了山东大学生命科学学院周传恩教授团队题为“Manipulation of WUSCHEL orthologue expression improves the forage yield and quality in Medicago”的研究论文。该研究在耐盐苜蓿品种中苜1号中过表达WUSCHEL（WUS）同源基因HEADLESS（HDL），创制了生物量、粗蛋白、中性纤维素以及微量元素含量显著提高的苜蓿新种质。

在此前的工作中，研究团队通过对蒺藜苜蓿Tnt1标记的突变体库进行正向遗传学筛选，分离了分枝不能形成的突变体headless（hdl）。基因定位分析表明，HDL是拟南芥WUS的同源基因。HDL基因突变导致苜蓿顶端分生组织（SAM）和侧生分生组织（AM）不能正常起始和发育，不能产生分枝。进而以我国主栽的耐盐紫花苜蓿品种中苜1号为底盘材料，获得了多个过表达HDL的转基因植株。这些植株除产生更多的分枝外，其株高也增加、叶片变大且叶绿素含量增加。染色质免疫共沉淀测序分析发现了一个新的HDL结合位点CNNGCNA，而HDL通过结合此为点，抑制独角金内酯合成酶编码基因MsMAX3表达，促进分枝的形成。开花严重影响牧草的品质，可使牧草品质降低至相对饲用价值的45 %左右。研究发现过表达HDL植株的开花时间显著延迟。进一步研究发现，HDL抑制成花素基因MsFTa1的表达，导致开花延迟。牧草品质测定结果表明，过表达HDL植株粗蛋白、粗脂肪、水溶性糖、微量元素、中性和酸性洗涤纤维含量显著增加。

山东大学生命科学学院周传恩教授为该论文的通讯作者，已出站博士后王洪峰和许艺滕为该论文的共同第一作者。该工作还得到国家草业技术创新中心苑峰、甘肃农业大学陈应娥和梁巧兰教授、中国科学院青岛生物能源与过程研究所付春祥研究员、中国农业科学院北京畜牧兽医研究所龙瑞才和杨青川研究员以及青岛农业大学王增裕教授的大力支持。该研究得到国家草业技术创新中心(筹)创新平台建设专项资金、国家重点研发计划、国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目的资助。

周传恩教授课题组利用豆科模式植物蒺藜苜蓿为材料，长期从事豆科植物发育生物学研究和品质改良，成果先后发表在Nature Communications、PNAS、The Plant Cell、New Phytologist、Plant Physiology、Plant Journal和Journal of Integrative Plant Biology等权威期刊。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14569

图文来源：植物生物技术Pbj