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中國研究人員發現讓水稻既優質又高產的基因

2018-02-28 14:45:39 來源:新華網
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  中國科學院遺傳與發育生物學研究所傅向東研究員課題組27日在國際知名學術期刊《自然·通訊》網絡版發表報告說,他們發現了一個可以讓稻米品質和產量“協同提高”的關鍵基因,厘清了植物細胞G蛋白信號轉導途徑調控種子大小作用的全新分子機制,應用到新品種水稻培育中,有望讓水稻好吃又高產。

 

  “我們的‘初心’是給水稻高產關鍵基因dep1找個合適的‘伴侶’,沒想到一找就是8年。”傅向東幽默地說。dep1能通過增加種子數量實現增產,對我國高產水稻育種貢獻很大,但其品質一般。優質大米一般色澤透亮、形狀細長,用專業詞匯表述就是堊白面積少,堊白粒率低,長寬比大。比如,泰國香米就很細,長寬比在3.2:1左右。

 

  如何給dep1找個身材苗條、皮膚透亮的“對象”,既不改變高產的優良性狀,又可以降低堊白、增加長寬比,從而提高品質?

 

  從實驗室到田間地頭,過去8年傅向東團隊走了三步“棋”——

 

  第一步從長粒型美國粳稻品種L204中成功分離并克隆了一個控制水稻產量和品質的重要基因OsMADS1。這個基因的突變可以讓稻米變得更為細長,減少堊白率和堊白面積,提高稻米在外觀、口感等多方面的品質。

 

  第二步進一步篩選并鑒定出具有育種利用價值的一個優異等位變異類型lgy3,它可以把優質和高產這兩個優異性狀結合起來。揭示了G蛋白通過與OsMADS1轉錄因子相互作用來實現水稻產量與品質的協同提高的新機制。

 

  第三步聚合育種。研究發現,在我國大面積種植的高產水稻品種中不含這種基因的變異類型。在安徽省的三年田間試驗顯示,將這個新的等位基因lgy3引入高產雜交水稻后,在顯著提升稻米品質的基礎上還可使其產量增加7%以上。

 

  “這是一項接地氣、造福百姓的科學研究。”育種專家鈕中一說。優異等位基因lgy3的發現和應用有望解決水稻高產與優質之間的矛盾,未來可用于“超級稻”新品種培育并推廣,讓更多稻米既好吃又高產,助力農民增收致富。

 

  “這項研究為水稻高產優質分子設計育種直接提供了具有重要應用價值的新基因。”牛津大學植物系教授尼克·哈伯德說。

 

  本項目得到國家自然基金委和中國科學院分子模塊設計育種創新體系先導科技專項資助。


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