我國發(fā)現(xiàn)控制稻米粒形和外觀品質(zhì)的新基因GS9

過國忠　沙愛紅

揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院劉巧泉教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)控制稻米粒形和外觀品質(zhì)的新基因GS9，相關(guān)研究成果在國際著名期刊Nature Communications上發(fā)表。這項(xiàng)研究成果，將為解決我國在稻米生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)上的難題，提供重要的理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

劉巧泉表示，稻米是我國重要的糧食作物之一，高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)是水稻育種的兩大最重要目標(biāo)。目前，從生產(chǎn)上來看，高產(chǎn)品種最突出的問題之一就是稻米外觀品質(zhì)欠佳。稻米外觀品質(zhì)主要取決于粒形和堊白，其優(yōu)劣直接影響稻米的商用品質(zhì)。而堊白性狀與粒形密切相關(guān)，一般來講細(xì)長籽粒堊白程度低，外觀品質(zhì)好。

劉巧泉是植物功能基因?qū)W教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、教育部農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品安全國際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任，長期從事作物遺傳育種科學(xué)研究，并打造了一支較為優(yōu)秀的科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。稻米品質(zhì)性狀及其遺傳控制機(jī)制較為復(fù)雜，劉巧泉科研團(tuán)隊(duì)在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)“水稻功能基因組研究與應(yīng)用”和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助下，綜合運(yùn)用現(xiàn)代遺傳育種學(xué)與大型儀器分析等技術(shù)，從秈粳亞種間來源的染色體片代換系中，克隆了一個(gè)新的控制稻米粒長基因GS9，該基因的功能缺失突變體GS9籽粒細(xì)長，但不影響植株生長發(fā)育、粒重及最后產(chǎn)量。這種粒形可顯著減少堊白的產(chǎn)生，從而減少米粒堊白。

劉巧泉介紹，研究證實(shí)GS9蛋白定位于細(xì)胞核，是一個(gè)轉(zhuǎn)錄激活子。GS9可以和OFP家族蛋白OFP8和OFP14互作而形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，其轉(zhuǎn)錄激活活性可被OFP8或OFP14抑制。OFP8受油菜素內(nèi)酯信號(hào)通路關(guān)鍵因子OsGSK2激酶的磷酸化調(diào)控，而OsGSK2不能與GS9和OFP14互作。推測GS9通過GS9-OFP8/14-GSK2調(diào)控通路影響穎殼細(xì)胞分裂，進(jìn)而控制粒形。

劉巧泉教授研究團(tuán)隊(duì)還通過水稻種質(zhì)資源測序分析發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有栽培稻中還未發(fā)現(xiàn)該基因的功能缺失突變，N138中的GS9突變是由于在染色體片段代換系構(gòu)建過程中在目的基因編碼區(qū)中插入了一個(gè)由重復(fù)序列組成的7kB片段而引進(jìn)的。說明該基因位點(diǎn)的功能缺失突變還沒有被育種應(yīng)用。

“利用近等基因系及衍生的聚合系，證明GS9與其他已知粒形基因的表達(dá)互不影響，遺傳分析證實(shí)GS9調(diào)控粒形的效應(yīng)獨(dú)立于GS3和GW5等已知基因。此外，通過導(dǎo)入GS9等位基因或基因編輯產(chǎn)生GS9缺失突變的方式，可在不影響水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，顯著改良高產(chǎn)品種的粒形和外觀品質(zhì)。研究成果顯示該基因在高產(chǎn)水稻粒形和外觀品質(zhì)改良的分子育種中具有很高的應(yīng)用潛力，能夠使稻米既高產(chǎn)又好看，商用品質(zhì)更佳?！眲⑶扇f。

（來源：中國科技網(wǎng)）