小麦是世界上最重要的粮食作物之一,其籽粒大小等产量性状相关基因的分离和功能研究对未来小麦分子育种至关重要。虽然,籽粒大小相关基因在模式植物拟南芥和水稻中被分离鉴定;但在小麦中相关研究鲜有报道,影响小麦籽粒大小的分子机制尚不清楚。本研究首次在大粒小麦品种陕512中,分离了位于小麦第2同源群染色体短臂上籽粒大小相关基因TaCYP78A5,该基因为拟南芥CYP78A5的直系同源基因。时空表达模式分析显示TaCYP78A5基因在小麦籽粒发育初期高表达。利用大麦条斑花叶病毒(Bazley stripe mosaic virus,BSMV)诱导的基因沉默(Virus induced gene silencing,VIGS)技术在小麦籽粒发育阶段抑制TaCYP78A5基因的表达,导致小麦籽粒大小降低9%(P<0.01)。细胞学观察发现TaCYP78A5基因表达的抑制会引起小麦胚珠和籽粒发育阶段表皮细胞增殖速度降低,最终导致种皮细胞数目降低。相反的,在拟南芥中过表达TaCYP78A5基因导致种子增大11%-35%(P<0.01)。细胞学观察进一步证实TaCYP78A5基因过表达促进了拟南芥胚珠和种子发育阶段表皮细胞增殖,最终导致种皮和胚的增大;TaCYP78A5基因表达水平与胚珠和种子表皮细胞增殖程度呈正相关。本研究结果初步揭示了TaCYP78A5基因影响种子大小的细胞学和分子基础;为小麦CYP78A家族基因控制小麦籽粒大小提供了直接的证据,为小麦作物改良挖掘了一个新的候选基因。