沈榮鑫/王海洋團隊在水稻柱頭外露率調控基因挖掘與利用方面取得重要進展

　　11月9日，華南農業(yè)大學生命科學學院、亞熱帶農業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室沈榮鑫/王海洋團隊在植物學權威期刊《Plant Biotechnology Journal》（影響因子13.26，生物學一區(qū)）在線發(fā)表了題為 “Targeted manipulation of grain shape genes effectively improves outcrossing rate and hybrid seed production in rice” 的研究論文（論文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.13959）。

 

　　該研究提出了一種挖掘柱頭外露基因的新策略，并鑒定到了三個調控柱頭外露率的關鍵基因。在此基礎上，開發(fā)了一種顯著提高秈稻和粳稻的柱頭外露率和雜交制種產量的有效策略。研究成果在解析水稻柱頭外露率調控機制和培育高柱頭外露率水稻不育系具有重要價值。華南農業(yè)大學沈榮鑫副教授和王海洋教授為論文通訊作者，碩士研究生朱薪宇、博士研究生茍亞軍和衡月芹副教授為論文共同第一作者。

 

　　雜交水稻是水稻增產的最重要途徑。在水稻雜交制種過程中，高柱頭外露率的不育系是提高制種產量的關鍵。雖然已經報道了大量與柱頭外露率相關的數量性狀位點，但極少有基因被克隆和功能表征，嚴重阻礙了不育系柱頭外露率的遺傳改良和育種效率的提高。因此，挖掘水稻柱頭外露率的關鍵調控基因對提高雜交水稻的制種產量具有重要價值。本研究提出了一種挖掘柱頭外露新基因的有效策略，通過對已克隆的粒型基因的系統分析，鑒定到了調控柱頭外露率的關鍵基因GS3、GW8和GS9。利用CRISPR/Cas9基因編輯技術創(chuàng)制了GS3、GW8和GS9的單突與多突變體，發(fā)現gs3/gw8/gs9顯著提高秈稻和粳稻的柱頭外露率（提升至50%以上）和雜交制種產量，且不影響水稻的生長發(fā)育與農藝性狀，在雜交稻育種上具有重要的應用價值。研究還探究了突變體柱頭外露率提高的細胞與分子基礎。本研究為水稻柱頭外露率調控機制的解析奠定了重要基礎，為高柱頭外露率不育系的培育提供了有效策略。該研究得到國家自然科學基金和廣東省自然科學基金的資助。

 

　　文圖/生命科學學院