中新網(wǎng)武漢10月24日電 (范敬群艾啟平)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室張啟發(fā)院士領(lǐng)銜的水稻國家創(chuàng)新研究團(tuán)隊，日前成功克隆了正調(diào)控水稻粒重的數(shù)量性狀基因GS5。進(jìn)一步的功能研究顯示，該基因在高產(chǎn)分子育種中具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　此項研究相關(guān)論文已于10月23日在線發(fā)表于國際頂級遺傳學(xué)雜志《自然-遺傳學(xué)》(《Nature Genetics》)。論文的第一作者是該團(tuán)隊張啟發(fā)與何予卿教授共同指導(dǎo)的博士生李一博。

　　多年來，科學(xué)家們一直致力于尋找控制粒重即種子大小的關(guān)鍵基因，以往已經(jīng)克隆出的GS3、GW2和qSW5粒形基因均與粒形呈負(fù)相關(guān)，即較高的基因表達(dá)水平，種子大小反而隨之下降。

　　經(jīng)過近10年的研究，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊此次克隆的GS5卻是一個種子大小的正調(diào)控因子，其較高的GS5表達(dá)水平可能參與促進(jìn)細(xì)胞周期循環(huán)，加快細(xì)胞循環(huán)進(jìn)程，從而促進(jìn)水稻穎殼細(xì)胞的橫向分裂，進(jìn)而增大穎殼的寬度，繼而加快谷粒的充實和胚乳的生長速度，最終增大種子的大小以及增加谷粒的重量和單株產(chǎn)量。

　　大量研究表明，在除了谷粒大小目標(biāo)性狀有差異，而遺傳背景完全相同的兩個遺傳材料中，谷粒大的材料比谷粒小者含有較高GS5基因表達(dá)，大粒比小粒寬了8.7%、千粒重增加了7.0%、單株產(chǎn)量提高了7.4%。

　　據(jù)李一博介紹，他們對來自亞洲不同地區(qū)的51份水稻品系進(jìn)行GS5啟動子比較測序，發(fā)現(xiàn)GS5在自然界主要有3種不同的組合方式，分別是GS5大粒單倍型、GS5中粒單倍型和GS5小粒單倍型，正好對應(yīng)不同品系寬、中等寬和窄粒形等3組不同粒寬的性狀。其中，GS5小粒單倍型是野生型，而GS5大粒單倍型是水稻馴化和育種過程中功能獲得性的突變型。啟動子鑲嵌轉(zhuǎn)化分析進(jìn)一步表明，上述突變型的形成，取決于GS5啟動子的自然變異。因此，GS5在水稻人工馴化和育種過程中起到了重要作用，并對水稻種子大小的遺傳多樣性貢獻(xiàn)很大。

　　據(jù)了解，GS5及以前克隆的Ghd7等一大批基因，對于通過生物技術(shù)進(jìn)行改良來提高產(chǎn)量提供了新的可能。(完)