研究發(fā)現(xiàn)野生稻基因參與新的水稻粒長調(diào)控途徑

　　1月20日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)來自野生稻的新的基因位點(diǎn)，可以提高栽培稻粒長和粒重，揭示了新的水稻粒長調(diào)控途徑，為水稻育種提供了理論基礎(chǔ)和新的基因資源。相關(guān)研究結(jié)果在線發(fā)表在《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。

 

　　野生稻中豐富的等位變異一直是栽培稻育種的基因庫。在漫長的馴化過程中，大量影響產(chǎn)量的優(yōu)異基因位點(diǎn)被人工選擇聚合在栽培稻中，因此絕大多數(shù)栽培稻種質(zhì)資源的種子，都比野生稻的種子大的多。雖然野生稻的產(chǎn)量性狀遠(yuǎn)劣于栽培稻，仍有研究報(bào)道在野生稻中存在可提高產(chǎn)量的數(shù)量性狀基因座。但是，一直未有野生稻正調(diào)控粒長基因的報(bào)道。

 

　　該團(tuán)隊(duì)歷時(shí)十余年，構(gòu)建了一套以栽培稻9311為受體親本，覆蓋野生稻基因組的染色體片段置換系，經(jīng)過多年表型鑒定，精細(xì)定位到一個(gè)與粒長相關(guān)的基因位點(diǎn)。試驗(yàn)表明，野生稻GL12w的近等基因系和轉(zhuǎn)基因過表達(dá)株系的粒長、粒重均有提高，且粒長和粒重的增加呈正相關(guān)；而敲除該基因后粒長、粒重恢復(fù)至親本水平。序列分析發(fā)現(xiàn)，GL12w存在3個(gè)基因突變的功能位點(diǎn)。研究還發(fā)現(xiàn)，該基因在秈稻群體中僅有少量的野生稻基因型，平均粒長顯著增加。進(jìn)一步的機(jī)理研究表明，GL12w提高穎殼細(xì)胞的長度以及授粉后的灌漿速度，影響了水稻粒長相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平，可直接靶向激活生長調(diào)節(jié)因子GS2的轉(zhuǎn)錄。研究人員將近等基因系與9311分別作為恢復(fù)系創(chuàng)制了兩份雜交種，前者作為恢復(fù)系的雜交種粒長粒重顯著提高，證實(shí)了GL12w在不同的栽培稻遺傳背景下具有提高粒長粒重的效應(yīng)。本研究為野生稻資源的創(chuàng)新利用，以及水稻粒長相關(guān)調(diào)控途徑的研究提供了新的思路。

 

　　作科所/三亞中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家南繁研究院的博士研究生王艷艷為第一作者，作科所楊慶文研究員、喬衛(wèi)華副研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.14014