研究发现野生稻基因参与新的水稻粒长调控途径

　　1月20日，中国农业科学院作物科学研究所水稻优异种质资源发掘与创新利用创新团队研究发现了一个来自野生稻的新的基因位点，可以提高栽培稻粒长和粒重，揭示了新的水稻粒长调控途径，为水稻育种提供了理论基础和新的基因资源。相关研究结果在线发表在《植物生物技术（Plant Biotechnology Journal）》上。

 

　　野生稻中丰富的等位变异一直是栽培稻育种的基因库。在漫长的驯化过程中，大量影响产量的优异基因位点被人工选择聚合在栽培稻中，因此绝大多数栽培稻种质资源的种子，都比野生稻的种子大的多。虽然野生稻的产量性状远劣于栽培稻，仍有研究报道在野生稻中存在可提高产量的数量性状基因座。但是，一直未有野生稻正调控粒长基因的报道。

 

　　该团队历时十余年，构建了一套以栽培稻9311为受体亲本，覆盖野生稻基因组的染色体片段置换系，经过多年表型鉴定，精细定位到一个与粒长相关的基因位点。试验表明，野生稻GL12w的近等基因系和转基因过表达株系的粒长、粒重均有提高，且粒长和粒重的增加呈正相关；而敲除该基因后粒长、粒重恢复至亲本水平。序列分析发现，GL12w存在3个基因突变的功能位点。研究还发现，该基因在籼稻群体中仅有少量的野生稻基因型，平均粒长显著增加。进一步的机理研究表明，GL12w提高颖壳细胞的长度以及授粉后的灌浆速度，影响了水稻粒长相关基因的转录水平，可直接靶向激活生长调节因子GS2的转录。研究人员将近等基因系与9311分别作为恢复系创制了两份杂交种，前者作为恢复系的杂交种粒长粒重显著提高，证实了GL12w在不同的栽培稻遗传背景下具有提高粒长粒重的效应。本研究为野生稻资源的创新利用，以及水稻粒长相关调控途径的研究提供了新的思路。

 

　　作科所/三亚中国农业科学院国家南繁研究院的博士研究生王艳艳为第一作者，作科所杨庆文研究员、乔卫华副研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、崖州湾种子实验室等项目的资助。

 

　　原文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.14014