中国科学家发现一水稻基因发生自然变异 可增产15%

黑执事 

作为地球上最为主要的粮食作物之一,水稻的产量直接关系到地球近一半生齿的温饱,不停增添水稻产量一直是许多农业科学家毕生的追求。

北京时间10月31日00:00,上述研究论文在国际学术期刊《自然》(nature)的子刊《自然·植物》(nature plants)在线揭晓。该研究来自华中农业大学生命科学手艺学院教授邢永忠的研究小组。

邢永忠称,FZP是一个很主要的发育基因,其编码卵白是不能改变的,若改变则水稻就无法结种。可是,可以通过控制FZP的表达量来控制水稻的产量。FZP的功效强,水稻粒子就变大,粒子数变少;FZP功效弱,水稻粒子就变小,粒子数就变多。

邢永忠在接受汹涌新闻(www.thepaper.cn)采访时表现,水稻的穗发育基因(FRIZZY PANICLE,FZP)具有阻止腋芽分生组织形成并建设花分生组织的作用,水稻的产量和其亲近相关。

邢永忠研究小组就使用粒形差异显著的亲本川7和豪博卡构建的群体通过图位克隆(Map - based cloning,又称定位克隆),在川7亲本的FZP上游5.3kb处,发现一个18bp片断的转录缄默沉静子发生复制,造成拷贝数变异(Copy number variation,CNV),名为CNV-18bp,使得川7里有两个18bp片断串联在一起。

日前,中国科学家发现水稻的穗发育基因(FRIZZY PANICLE,FZP)在自然界中发生变异,可显著增添水稻每穗的粒数和稍微降低每粒的粒重,使水稻产量增添15%。

邢永忠对此很有信心,其所向导的小组正在使用该优良等位基因,对中国水稻主干亲本加以改良。

邢永忠称,每穗粒数、穗数和千粒重三个因素决议了水稻单亩产量,可是增添每穗粒数是增添产量的最有用途径。FZP的表达量转变恰恰同时调控每穗粒数和千粒重的转变,怎样优化FZP的表达量从而使二者关系最优化,从而使水稻产量最大化,是需要进一步研究的。

事实上,绝大多数水稻中只有一个18bp片断,邢永忠团队检测了500多份质料发现,只有印度、孟加拉等东南亚地域的少数品种才有两个串联的18bp片断。邢永忠称,这种是在自然界中发生变异的。因此,可以使用分子标志辅助育种,使该优良等位基因在中国高产物种的改良中施展庞大作用。

进一步的研究发现,转录抑制子OsBZR1联合CNV-18bp中的CGTG基因序列,从而抑制了FZP的表达。这种有两个18bp片断的FZP表达量比单个拷贝的要低,使得穗分枝时间更长,发生更多的种子,种子略微变小。该团队通过研究发现,有两个18bp片断的水稻千粒重或许淘汰了10%左右,每穗粒数增添40%-50%,穗数并无显著性差异,但水稻产量要比只有一个18bp片断的高15%。

拷贝数(copy number)是指某基因在某一生物的基因组中的个数,单拷贝就是该基因在该生物基因组中只有一个,多则指有多个。拷贝数变异(Copy number variation,CNV)是由基因组发生重排而导致的,一样平常指长度为1kb以上的基因组大片断的拷贝数增添或者淘汰。

[摘要]FZP是一个很主要的发育基因,其编码卵白是不能改变的,可是可以通过控制FZP的表达量来控制水稻的产量。邢永忠教授对此很有信心,他们正在使用该优良等位基因,对中国水稻主干亲本加以改良。

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发布时间:2017-11-19 12:21:59

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