我國(guó)是稻米消費(fèi)大國(guó),隨著人口增長(zhǎng)、耕地面積下降,如何提高水稻產(chǎn)量直接關(guān)系到國(guó)家的糧食安全和社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。近日,中國(guó)水稻研究所錢前院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所,共同研究克隆了一個(gè)水稻粒寬粒重基因并開展了功能分析,為闡明水稻粒形的遺傳調(diào)控機(jī)制和高產(chǎn)分子育種奠定了基礎(chǔ)。該研究成果在線發(fā)表在《新植物學(xué)家(New Phytologist)》。
水稻產(chǎn)量主要由有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和粒重這3個(gè)要素決定。水稻粒形指標(biāo)包括粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚和長(zhǎng)寬比,前三者與粒重密切相關(guān),同時(shí)還影響稻米的外觀品質(zhì)和商品價(jià)值。至今,雖然已克隆了一些控制水稻籽粒大小的重要基因,但水稻粒形粒重調(diào)控的分子機(jī)理仍不清楚。因此,有必要克隆新的水稻粒寬粒重基因,推動(dòng)水稻籽粒大小的分子機(jī)理研究和水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種。
據(jù)高振宇研究員介紹,研究人員在利用前期構(gòu)建的超級(jí)雜交稻“兩優(yōu)培九”的重組自交系和高分辨率遺傳圖譜基礎(chǔ)上,檢測(cè)到3個(gè)控制粒寬的遺傳位點(diǎn)和2個(gè)控制粒重的遺傳位點(diǎn)。采用大規(guī)?;亟蛔越蝗后w,克隆了一個(gè)控制粒寬粒重的基因—— TGW2, 該基因編碼細(xì)胞數(shù)目調(diào)控因子。研究發(fā)現(xiàn)親本品種培矮64s的等位型基因在孕穗期穎殼中的轉(zhuǎn)錄水平顯著高于另一親本93-11的等位型,穎殼的細(xì)胞數(shù)目顯著減少。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)了 TGW2 基因的啟動(dòng)子區(qū)引起表達(dá)差異的關(guān)鍵位點(diǎn),TGW2蛋白與調(diào)控細(xì)胞周期的KRP1蛋白相互作用,負(fù)調(diào)控水稻的粒寬和粒重。將93-11的等位型基因?qū)肱喟?4s背景,產(chǎn)量可提高12.3%而不影響其他農(nóng)藝性狀。對(duì)來自世界各地具有廣泛代表性的水稻種質(zhì)資源的基因序列分析推測(cè),培矮64s等位型基因最初出現(xiàn)在印度和孟加拉國(guó),隨后傳播到中國(guó)等鄰國(guó),并揭示該基因受到了育種馴化選擇。
原文鏈接:https://doi.org/10.1111/nph.16540
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