日前,中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所萬(wàn)建民院士領(lǐng)銜的水稻功能基因組學(xué)創(chuàng)新研究組,在水稻粒寬與粒重調(diào)控機(jī)制研究中取得重要進(jìn)展,揭示了控制水稻粒寬與粒重關(guān)鍵基因GW5通過(guò)調(diào)節(jié)油菜素內(nèi)酯信號(hào)途徑調(diào)控水稻籽粒發(fā)育的新機(jī)制,為水稻高產(chǎn)育種提供了重要的理論依據(jù)。
水稻粒型是決定籽粒重量進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要性狀。GW5/qSW5為較早報(bào)道的控制水稻粒寬、粒重且效應(yīng)較強(qiáng)的數(shù)量性狀基因座,對(duì)培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻品種具有重要的應(yīng)用價(jià)值。早在2008年,萬(wàn)建民帶領(lǐng)科研人員將GW5/qSW5位點(diǎn)成功定位在同一重疊區(qū)間內(nèi),發(fā)現(xiàn)存在于寬粒品種中的1,212-bp缺失與粒寬性狀關(guān)聯(lián)。后經(jīng)研究,萬(wàn)建民團(tuán)隊(duì)明確了位于該1,212-bp缺失區(qū)域上游一個(gè)編碼鈣調(diào)蛋白的基因,能夠顯著影響水稻粒寬,是GW5/qSW5位點(diǎn)的候選基因(仍命名為GW5)。他們的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),GW5蛋白定位在細(xì)胞質(zhì)膜上,并可與油菜素內(nèi)酯信號(hào)途徑中的一個(gè)關(guān)鍵激酶GSK2直接互作,抑制GSK2磷酸化下游兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子BZR1和DLT活性,使得非磷酸化狀態(tài)的BZR1與DLT積累并進(jìn)入細(xì)胞核中,調(diào)控BR下游響應(yīng)基因表達(dá),進(jìn)而調(diào)控水稻粒型等生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程。
研究人員還發(fā)現(xiàn),通過(guò)CRISPR技術(shù)將GW5基因敲除,可以增加其它不含1,212-bp缺失的水稻品種籽粒的粒寬和粒重,達(dá)到增產(chǎn)效果。
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