近日，中國(guó)水稻研究所水稻功能基因組學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研究揭示了受水稻進(jìn)化選擇的養(yǎng)分高效主效基因SBM1影響水稻產(chǎn)量。這項(xiàng)研究為培育具較高產(chǎn)量潛力和氮肥利用效率的環(huán)境友好型水稻品種提供了優(yōu)異等位基因和理論依據(jù)。
相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志（Plant Biotechnology Journal）》上。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和浙江省人才計(jì)劃的資助。
近年來(lái)，由于水稻種植面積的不斷減少，化肥的過(guò)量投入，導(dǎo)致產(chǎn)量增加與資源消耗、環(huán)境污染的之間的新矛盾日益突出，迫切需要進(jìn)一步挖掘水稻高產(chǎn)潛力。因此，有效篩選、鑒定水稻養(yǎng)分高效主效基因和新種質(zhì)，是通過(guò)分子設(shè)計(jì)定向選育超級(jí)稻品種的必要途徑，也是解決當(dāng)前矛盾的關(guān)鍵。
該團(tuán)隊(duì)利用兩系超級(jí)雜交稻“兩優(yōu)培九”的親本93-11和PA64s雜交后代衍生的重組自交系群體，以及以日本晴為背景導(dǎo)入秈稻Kasalath目標(biāo)染色體片段而衍生的近等基因系，完成了一個(gè)位于水稻第1染色體上的調(diào)控水稻生物量的主效QTL qSBM1的克隆。
經(jīng)基因功能驗(yàn)證表明：SBM1基因的功能下調(diào)會(huì)導(dǎo)致水稻株高、穗粒數(shù)、生物量和產(chǎn)量的增加。通過(guò)對(duì)來(lái)自不同環(huán)境地域的不同類(lèi)型水稻種質(zhì)材料進(jìn)行序列和表型分析，發(fā)現(xiàn)SBM1在不同水稻亞群間呈顯著的秈粳分化。其中，秈稻品種Kasalath所攜帶的SBM1類(lèi)型為最有利基因型，單倍型可能最早起源于孟加拉國(guó)，能夠在低氮下表現(xiàn)較高的氮肥利用效率和谷粒產(chǎn)量，并且在水稻育種改良過(guò)程中受到選擇，具備明顯的育種應(yīng)用潛力。
此外，該項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)，SBM1能夠與籽粒性狀調(diào)控相關(guān)的絲裂原活化蛋白激酶OsMPK6互作，并通過(guò)基因編輯技術(shù)證明了兩者對(duì)生物量和穗粒數(shù)起共調(diào)控的作用。
