近日，我校省部共建干旱生境作物学国家重点实验室小麦研究团队在The Crop Journal（中科院一区top，IF=5.6）发表了题为CRISPR/Cas9 multiplex editing of four TaSK41 genes increases grain size and weight and reveals a TaSK41–TaSnRK1β1 module associated with carbohydrate metabolism in wheat的研究论文。本研究采用CRISPR/Cas9 基因编辑手段，定向获得小麦TaSK41四重功能缺失突变体，从分子层面系统阐明了TaSK41在调控籽粒大小及千粒重形成中的作用机制，并筛选获得与千粒重显著关联的优异单倍型，为小麦高产性状的分子育种提供了关键基因资源与理论支撑。

研究团队从小麦“中国春”参考基因组中，鉴定出4个与水稻OsSK41同源的TaSK41基因，这些基因在幼穗和籽粒发育阶段高表达，其中TaSK41-5B定位于细胞质与细胞核。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，研究人员成功获得小麦TaSK41四重敲除突变体。表型分析显示，突变体株高、穗长显著增加，籽粒长宽与淀粉积累明显提升，千粒重提高12.1%~13.1%，籽粒外果皮细胞数量也显著增多。进一步研究发现，突变体籽粒中生长素含量显著上升，表明TaSK41可通过激素信号调控籽粒发育。

通过多种互作实验证实，TaSK41与TaSnRK1β1蛋白直接结合并促进其磷酸化，形成调控模块参与籽粒碳水化合物代谢；转录组分析显示，相关差异基因富集在激素信号、细胞壁重塑及淀粉代谢通路。同时，团队在233份小麦种质中鉴定出与高产相关的优异单倍型TaSK41-5B-HapI，并开发KASP分子标记，为育种提供实用工具。该研究系统揭示了TaSK41调控小麦籽粒大小与粒重的分子机制，为基因编辑与分子育种提供关键靶点，有助于打破产量性状间的制约，为小麦高产改良提供新思路。

干旱生境作物学国家重点实验室张沛沛副研究员为该文第一作者，杨德龙教授为通信作者。该研究得到甘肃省自然科学基金联合基金项目（24JRRA839）、甘肃省创新研究群体项目（24JRRA633）、国家自然科学基金项目（32160487）和甘肃省科技重大专项（24ZD13NA019）等资助。