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超级稻粒宽粒重基因调控产量机理获揭示

2020-03-25 11:46:42来源:中国科学报作者:李晨编辑:bianji2
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近等基因系的表型及产量。水稻所供图
 
  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,为阐明水稻粒形的遗传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遗传图谱,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著高于93-11等位型,颖壳细胞数目显著减少。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遗传调控机制,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。
 
  相关论文信息:https://doi.org/10.1111/nph.16540
 
(单位:中国水稻研究所;中国农科院深圳农业基因组研究所 )
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