小麦是三大粮食作物之一,提高其产量对解决粮食短缺问题极为重要。碱性螺旋-环-螺旋（Basic helix-loop-helix,bHLH）是广泛存在于真核生物中的转录因子（transcription factor,TFs）,在谷物发育基因的表达调控中发挥着重要作用。为了发掘种子特异表达的重要转录因子,本研究利用多组学数据从小麦基因组中鉴定到225个bHLH转录因子,并进行序列特征、染色体分布和表达模式分析;从中筛选出一个种子特异bHLH转录因子PGS1,通过分子功能解析明确其调控下游PLATZ转录因子FL3影响籽粒发育的分子机制。具体进展如下:1.根据蛋白碱性保守域序列将225个小麦bHLH分为4类,均包含四个典型的保守域:一个碱性区域、两个螺旋区域和一个环状区域。基于邻接（Neighborjoining）聚类法对小麦、拟南芥和水稻bHLH转录因子保守结构域进行聚类,共划分为26个bHLH转录因子亚家族,其中23个亚家族含有小麦bHLH。在225个小麦bHLH中有109个具有拟南芥（54个）和水稻（55个）同源基因。根据小麦bHLH在胚乳、糊粉层、幼苗、抽穗期穗、旗叶、茎尖、根部的表达特征,鉴定出7个组织特异性表达的bHLH TFs模块,并明确了6个胚乳特异bHLH转录因子的表达特征。2.一个小麦开花后5～20天种子中特异性表达的bHLH转录因子Ta PGS1（T.aestivum Positive Regulator of Grain Size 1）在小麦和水稻中异位过表达,导致籽粒千粒重和籽粒大小增加。其中千粒重:小麦最高增加17.24%,水稻最高增加13.40%。碳水化合物和总蛋白质水平也同时增加,而过表达水稻的株高、穗长、有效穗数和穗粒数与野生型无明显差异。胚乳扫描电镜结果表明,Ta PGS1过表达小麦和水稻胚乳中淀粉粒较小且紧密嵌在蛋白质之间的间隙中。Ta PGS1与小麦、水稻一个PLATZ转录因子Ta Fl3、Os Fl3基因启动子区域的E-box序列结合,正向调控其表达,该基因与玉米调控胚乳发育的Zm Fl3同源。CRISPR/Cas9敲除水稻Os Fl3后植株平均千粒重、粒宽和粒长均显著下降,而胚乳结构也松散且多空隙,恰好与Ta PGS1的过表达株系表型相反,进一步证明PGS1通过调控Fl3影响种子籽粒发育,进而影响谷物产量。