近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)來自野生稻的新的基因位點(diǎn)，可以提高栽培稻粒長(zhǎng)和粒重，揭示了新的水稻粒長(zhǎng)調(diào)控途徑，為水稻育種提供了理論基礎(chǔ)和基因資源。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)》（Plant Biotechnology Journal）上。
野生稻GL12 基因提高水稻粒長(zhǎng)。中國(guó)農(nóng)科院供圖
野生稻中豐富的等位變異一直是栽培稻育種的基因庫。水稻馴化過程中，大量影響產(chǎn)量的優(yōu)異基因位點(diǎn)被人工選擇聚合在栽培稻中，因此絕大多數(shù)栽培稻種子比野生稻種子大得多。目前，仍有研究表明在野生稻中存在可提高產(chǎn)量的數(shù)量性狀基因座。
該研究團(tuán)隊(duì)首先構(gòu)建了一套覆蓋野生稻基因組的染色體片段置換系，利用這套野生稻遺傳群體，精細(xì)定位到一個(gè)與粒長(zhǎng)相關(guān)的基因位點(diǎn)GL12。該基因在秈稻群體中僅有少量的野生稻基因型，平均粒長(zhǎng)顯著增加。
實(shí)驗(yàn)表明，野生稻GL12基因的近等基因系和轉(zhuǎn)基因過表達(dá)株系的粒長(zhǎng)、粒重均有提高，且粒長(zhǎng)和粒重的增加呈正相關(guān)。敲除該基因后粒長(zhǎng)、粒重恢復(fù)至親本水平。研究發(fā)現(xiàn)，GL12提高了穎殼細(xì)胞的長(zhǎng)度以及授粉后的灌漿速度，影響了水稻粒長(zhǎng)相關(guān)基因的表達(dá)水平，可直接靶向激活水稻中粒長(zhǎng)關(guān)鍵生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子的轉(zhuǎn)錄。
該研究為野生稻資源的創(chuàng)新利用，以及水稻粒長(zhǎng)相關(guān)調(diào)控途徑的研究提供了新的思路。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、海南省崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.14014
