超級稻增產(chǎn)新基因被發(fā)現(xiàn)

　　本網(wǎng)訊  中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院中國水稻研究所超級稻種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物研究所等單位合作，從浙江地方大粒品種“寶大粒”中成功分離并克隆了一個(gè)能夠顯著提高超級稻產(chǎn)量的重要基因GS2。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在今年最新一期的國際知名刊物《分子植物（Molecular Plant）》雜志上。該研究得到國家自然科學(xué)基金委和科技部的資助。

　　據(jù)悉，水稻種子作為同化產(chǎn)物的儲存器官，其收獲量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的直接考核指標(biāo)。在生產(chǎn)上，水稻產(chǎn)量主要由有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和谷粒重三要素組成。谷粒重一般由千粒重表示，是粒長、粒寬和粒厚的綜合體現(xiàn)。在水稻的長期馴化過程中，由于收獲指數(shù)大和易加工等特點(diǎn)，逐漸形成了載培種籽粒明顯大于野生親緣種的性狀。因此，在超高產(chǎn)育種中，通過增加千粒重來提高水稻產(chǎn)量已經(jīng)是育種家普遍使用的一個(gè)有效手段。

　　研究團(tuán)隊(duì)在上世紀(jì)90年代從國家水稻種質(zhì)資源中期庫中獲取了一份浙江地方大粒品種“寶大粒”，其植株高而壯，穗長粒大，千粒重在48克以上。通過QTL (數(shù)量性狀基因座,是指控制數(shù)量性狀的基因在基因組中的位置)分析和高世代回交群體，在第2染色體上獲得了一個(gè)主效粒型QTL基因GS2，該基因編碼了一個(gè)水稻生長調(diào)控因子OsGRF4。研究人員發(fā)現(xiàn)，來自“寶大粒”的GS2等位基因在miR396c靶點(diǎn)發(fā)生了一個(gè)稀有顯性突變，造成該基因表達(dá)顯著上升，從而促進(jìn)細(xì)胞的分裂和生長，并最終特異增加了穗長和籽粒大小。

　　通過連續(xù)回交育成的近等基因系的田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該GS2顯性等位基因可顯著提高水稻產(chǎn)量，具體表現(xiàn)在顯著增加穗長和千粒重的同時(shí)，其它農(nóng)藝性狀株如株高和分蘗等變化并不明顯，從而提高了收獲指數(shù)并最終提高產(chǎn)量。“兩優(yōu)培九”為我國第一個(gè)兩系雜交的超級稻品種，在全國各地的推廣種植面積累計(jì)已超億畝。來自“寶大粒”的GS2顯性等位基因可使“兩優(yōu)培九”親本“9311”增加40%以上的千粒重和14%以上的小區(qū)產(chǎn)量。而將其與“培矮64S”品種配成雜交稻后，可比超級稻“兩優(yōu)培九”品種進(jìn)一步增產(chǎn)9.5%。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)該GS2顯性基因在雜合狀態(tài)下更符合生產(chǎn)需求，因此將含該GS2顯性等位基因的恢復(fù)系與優(yōu)異品質(zhì)的不育系配組，將有助于培育高產(chǎn)超級稻水稻新品種。

　　研究成果在線發(fā)表文章鏈接：http://www.cell.com/molecular-plant/abstract/S1674-2052(15)00296-8