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稻粒长啥样 GW5基因来调控

2017-04-13 09:54 来源:科技日报

  据中国农科院最新消息,由万建民院士领衔的水稻功能基因组学创新研究组,在水稻粒宽与粒重调控机制研究中取得重要进展,揭示了控制水稻粒宽与粒重关键基因GW5通过调节油菜素内酯(BR)信号来调控水稻籽粒发育的新机制,为水稻高产育种提供了重要理论依据。该项成果4月10日在线发表于《自然—植物》杂志。

  据悉,水稻粒型是决定籽粒重量进而影响其产量和品质的重要性状。GW5/qSW5为较早报道的控制水稻粒宽、粒重且效应较强的数量性状基因座(QTL),对培育优质高产水稻品种具有重要应用价值。早在2008年,万建民团队与日本相关科研团队分别将GW5/qSW5位点成功定位在同一重叠区间内,发现存在于宽粒品种中的1,212-bp缺失与粒宽性状关联,并验证该缺失在水稻人工驯化和育种改良过程中被高强度地选择以增加水稻产量。然而,两团队预测的GW5/qSW5候选基因却不相同,且均未报道对所预测基因的功能验证结果。

  科研人员经深入研究,明确了存在于宽粒品种的1,212-bp缺失通过调控GW5的表达量进而调控籽粒大小;进一步研究发现,GW5蛋白定位在细胞质膜上,并可与油菜素内酯信号途径中的一个关键激酶GSK2直接互作,使得非磷酸化状态的BZR1与DLT积累并进入细胞核中,调控BR下游响应基因表达,进而调控水稻粒型等生长发育过程。研究人员还发现,通过CRISPR技术将GW5基因敲除,可以增加其他不含1,212-bp缺失的水稻品种籽粒的粒宽和粒重,达到增产效果。

(责任编辑:王蔚)

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