中國(guó)水稻研究所王克劍研究團(tuán)隊(duì)、錢(qián)前研究團(tuán)隊(duì)與揚(yáng)州大學(xué)嚴(yán)長(zhǎng)杰研究團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行數(shù)量性狀基因(quantitative trait locus，QTL)編輯研究，發(fā)現(xiàn)水稻在不同遺傳背景下進(jìn)行QTL編輯會(huì)產(chǎn)生不同的產(chǎn)量變化。相關(guān)研究成果于9月18日在《植物學(xué)報(bào)（Journal of Integra.tive Plant Biology）》上在線發(fā)表。

 

      在作物遺傳改良中，產(chǎn)量是最重要也是最為復(fù)雜的性狀之一，其受到大量數(shù)量性狀基因(quantitative trait locus，QTL)的控制。目前已經(jīng)有很多產(chǎn)量性狀QTL被克隆研究，但是目前尚不清楚這些QTL在不同的遺傳背景下是否都可以顯著提高作物的產(chǎn)量。該研究利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)在5個(gè)廣泛種植的水稻栽培品種中對(duì)產(chǎn)量性狀QTL基因GS3和Gn1a 進(jìn)行定點(diǎn)編輯，研究相同QTL在不同遺傳背景下對(duì)產(chǎn)量的影響。通過(guò)QTL編輯在5個(gè)品種中一共創(chuàng)制出10個(gè)水稻新株系，表型研究發(fā)現(xiàn)：在不同品種中敲除GS3基因都可以增加籽粒大小，敲除Gn1a基因都可以增加主穗粒數(shù)，但最終單株產(chǎn)量卻表現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)：在10個(gè)新株系材料中，其中有3個(gè)表現(xiàn)為單株產(chǎn)量增加，7個(gè)表現(xiàn)為單株產(chǎn)量降低。

 

      為解析QTL編輯導(dǎo)致不同產(chǎn)量變化的原因，研究人員將有效分蘗細(xì)分為有效大分蘗和有效小分蘗。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析表明，QTL編輯導(dǎo)致了單株有效大分蘗數(shù)目的變化，而單株有效大分蘗數(shù)目的變化直接決定了最終單株產(chǎn)量的變化。由于單株產(chǎn)量不必然對(duì)應(yīng)于群體產(chǎn)量，研究團(tuán)隊(duì)目前正對(duì)10個(gè)材料配套以不同的栽培措施，如適度密植控制有效小分蘗數(shù)量，篩選顯著提高群體產(chǎn)量的株系。

 

      沈蘭博士和王春助理研究員為論文的共同第一作者。王克劍研究員、錢(qián)前研究員和揚(yáng)州大學(xué)嚴(yán)長(zhǎng)杰研究員為論文的共同通訊作者，浙江省農(nóng)科院作核所張小明研究員提供部分水稻栽培品種。該項(xiàng)目得到中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程經(jīng)費(fèi)資助。

 

      文章鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.12501/full