| 中國農業科學院中國水稻研究所超級稻種質創新團隊與中國科學院遺傳與發育生物研究所等單位合作，從浙江地方大粒品種“寶大粒”中成功分離并克隆了一個能夠顯著提高超級稻產量的重要基因GS2。相關研究成果在線發表在今年最新一期的國際知名刊物《分子植物(Molecular Plant)》雜志上。該研究得到國家自然科學基金委和科技部的資助。
據悉，水稻種子作為同化產物的儲存器官，其收獲量是農業生產的直接考核指標。在生產上，水稻產量主要由有效穗數、每穗粒數和谷粒重三要素組成。谷粒重一般由千粒重表示，是粒長、粒寬和粒厚的綜合體現。在水稻的長期馴化過程中，由于收獲指數大和易加工等特點，逐漸形成了載培種籽粒明顯大于野生親緣種的性狀。因此，在超高產育種中，通過增加千粒重來提高水稻產量已經是育種家普遍使用的一個有效手段。
研究團隊在上世紀90年代從國家水稻種質資源中期庫中獲取了一份浙江地方大粒品種“寶大粒”，其植株高而壯，穗長粒大，千粒重在48克以上。通過QTL (數量性狀基因座是指控制數量性狀的基因在基因組中的位置)分析和高世代回交群體，在第2染色體上獲得了一個主效粒型QTL基因GS2，該基因編碼了一個水稻生長調控因子OsGRF4。研究人員發現，來自“寶大粒”的GS2等位基因在miR396c靶點發生了一個稀有顯性突變，造成該基因表達顯著上升，從而促進細胞的分裂和生長，并最終特異增加了穗長和籽粒大小。
通過連續回交育成的近等基因系的田間試驗發現，該GS2顯性等位基因可顯著提高水稻產量，具體表現在顯著增加穗長和千粒重的同時，其它農藝性狀株如株高和分蘗等變化并不明顯，從而提高了收獲指數并最終提高產量。“兩優培九”為我國第一個兩系雜交的超級稻品種，在全國各地的推廣種植面積累計已超億畝。來自“寶大粒”的GS2顯性等位基因可使“兩優培九”親本“9311”增加40%以上的千粒重和14%以上的小區產量。而將其與“培矮64S”品種配成雜交稻后，可比超級稻“兩優培九”品種進一步增產9.5%。此外，研究人員還發現該GS2顯性基因在雜合狀態下更符合生產需求，因此將含該GS2顯性等位基因的恢復系與優異品質的不育系配組，將有助于培育高產超級稻水稻新品種。 |
