超级稻粒宽粒重基因调控产量机理获揭示

近日，中国水稻研究所水稻基因组模块创制创新团队在《新植物学家》在线发表了最新研究成果。该研究克隆了一个水稻粒宽粒重QTL/基因并开展了功能分析，为阐明水稻粒形的调控机制和高产分子育种奠定了基础。此前，科学家已克隆了一些控制水稻籽粒大小的重要基因/QTL，但水稻粒形和粒重调控的分子机理仍不清楚。水稻育种家们利用籽粒大小的自然变异对水稻产量和品质进行改良，但只有少数几个粒形调控基因的等位变异能被广泛利用。研究人员利用前期构建的超级杂交稻“两优培九”重组自交系和高分辨率图谱，检测到3个粒宽QTL和2个粒重QTL。随后，研究人员采用大规模BC4F2群体，图位克隆了一个粒宽粒重QTL——qTGW2，编码细胞数目调控因子OsCNR1。研究发现，亲本培矮64s等位型基因在孕穗期颖壳中的转录水平显着高于93-11等位型，颖壳细胞数目显着减少。TGW2基因的启动子区引起表达差异的关键位点，TGW2与调控细胞周期KRP1的基因组互作模块，负调控水稻粒宽和粒重。将93-11等位型的tgw2导入培矮64s背景，产量可提高12.3%而不影响其他农艺性状。对具有广泛代表性的水稻种质资源的序列分析发现，TGW2基因启动子区关键位点为培矮64s等位型的多属于aus稻，并揭示了该基因受育种驯化选择。该研究不仅有利于揭示水稻乃至禾本科作物籽粒大小的调控机制，而且为水稻的高产优质育种提供了新的基因资源，可加快在超级稻育种中的应用。（100yiyao.com）