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    我国发现控制稻米粒形和外观品质的新基因 GS9

    来源:中国科技网 作者:过国忠 沙爱红  时间:2018年10月25日 浏览:510 次

    扬州大学农学院刘巧泉教授研究团队发现控制稻米粒形和外观品质的新基因 GS9,相关研究成果在国际著名期刊 Nature Communications 上发表。这项研究成果,将为解决我国在稻米生产优质高产上的难题,提供重要的理论依据与技术支撑。

     

    刘巧泉表示,稻米是我国重要的粮食作物之一,高产与优质是水稻育种的两大最重要目标。目前,从生产上来看,高产品种最突出的问题之一就是稻米外观品质欠佳。稻米外观品质主要取决于粒形和垩白,其优劣直接影响稻米的商用品质。而垩白性状与粒形密切相关,一般来讲细长籽粒垩白程度低,外观品质好。

     

    刘巧泉是植物功能基因学教育部重点实验室主任、教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室常务副主任,长期从事作物遗传育种科学研究,并打造了一支较为优秀的科研攻关团队。稻米品质性状及其遗传控制机制较为复杂,刘巧泉科研团队在国家重点研发计划专项“水稻功能基因组研究与应用”和国家自然科学基金项目等资助下,综合运用现代遗传育种学与大型仪器分析等技术,从籼粳亚种间来源的染色体片代换系中,克隆了一个新的控制稻米粒长基因 GS9,该基因的功能缺失突变体 GS9 籽粒细长,但不影响植株生长发育、粒重及最后产量。这种粒形可显著减少垩白的产生,从而减少米粒垩白。

     

    刘巧泉介绍,研究证实 GS9 蛋白定位于细胞核,是一个转录激活子。GS9 可以和 OFP 家族蛋白 OFP8OFP14 互作而形成转录复合体,其转录激活活性可被 OFP8 OFP14 抑制。OFP8 受油菜素内酯信号通路关键因子 OsGSK2 激酶的磷酸化调控,而 OsGSK2 不能与 GS9 OFP14 互作。推测 GS9 通过 GS9-OFP8/14-GSK2 调控通路影响颖壳细胞分裂,进而控制粒形。

     

    刘巧泉教授研究团队还通过水稻种质资源测序分析发现,在现有栽培稻中还未发现该基因的功能缺失突变,N138 中的 GS9 突变是由于在染色体片段代换系构建过程中在目的基因编码区中插入了一个由重复序列组成的 7kB 片段而引进的。说明该基因位点的功能缺失突变还没有被育种应用。

     

    “利用近等基因系及衍生的聚合系,证明 GS9与其他已知粒形基因的表达互不影响,遗传分析证实 GS9 调控粒形的效应独立于 GS3 GW5 等已知基因。此外,通过导入 GS9 等位基因或基因编辑产生 GS9 缺失突变的方式,可在不影响水稻生长发育和产量的基础上,显著改良高产品种的粒形和外观品质。研究成果显示该基因在高产水稻粒形和外观品质改良的分子育种中具有很高的应用潜力,能够使稻米既高产又好看,商用品质更佳。”刘巧泉说。