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科学家识别出“能提高水稻产量的”基因

[北京]科学家们发现了一个有助于提高水稻谷粒的尺度和重量的基因。这一成果9月28日发表于《自然•遗传学》上。中科院上海生科院何祖华研究员领衔的研究团队希望其研究可以被用来提高水稻产量。

“籽粒灌浆”——也就是增加水稻谷粒质量的活动——是一种增加谷粒重量因而也增加产量的重要性状,但是尚不清楚什么基因控制着这个过程。

何祖华领衔的这个研究团队挑选出填穗发育不好的水稻植株,随后对其进行了大范围基因筛查,发现一个名为GIF1 (水稻不完全填穗1型)的基因发生了突变。

这组科学家表示,GIF1基因负责控制一种蔗糖酶的活动,这种酶位于水稻的细胞壁上,将蔗糖转化为生产淀粉的物质。

在GIF1基因变异的植株上,蔗糖酶的活动只有该基因正常的植株的五分之一。当科学家们开发出一种过度表达GIF1基因的转基因品种时,这种水稻比正常植株拥有更大和更沉的谷粒。

在这项研究中,这组科学家也发现,农民已经在通过水稻驯化过程培育出了表达GIF1基因的水稻品种。

美国宾西法尼亚州立大学的生物学教授、本研究的共同作者马红说:“在几千年来,人们通过只选育那些有更沉谷粒的水稻植株,不知不觉地提高了GIF1基因改良的水稻品种出现的几率。”

科学家们认为,这一分子机制能进一步用于育种。“许多拥有高产潜力的水稻,包括通常具有更大的圆锥花序[更大数量的谷粒]的超级稻,都经常灌浆不良。我们相信,改良灌浆从而增加谷粒重量,会极大地提高水稻产量的潜力,”何祖华告诉本网络记者。

此外,在另一期《自然•遗传学》杂志上,一组来自北京的中国农业大学和清华大学的科学家报告他们发现古代驯化野生水稻过程中把倒伏水稻变成直立型水稻的分子机制,这一过程在水稻被驯化的过程中发挥了关键作用,改善了植物的结构,提高了谷粒产量。

这组科学家发现水稻倒伏是被一个名为PROG1(倒伏生长)的基因控制,许多现代的稻株破坏了PROG1的功能,让它不能表达,这导致了栽培稻种直立生长、产生更多谷粒和更高的产量。

链接到《自然•遗传学》上何祖华的论文全文

链接到《自然•遗传学》上水稻直立生长的论文全文

References

Nature Genetics doi 10.1038/ng.220 (2008)
Nature Genetics doi 10.1038/ng.197 (2008)