破解调控机制 为水稻粒形分子设计和品种培育奠定基础

  记者日前从中国农业科学院获悉，该院中国水稻研究所超级稻种质创新团队与中科院遗传发育所等单位合作，发现水稻染色体拷贝数变异可调控水稻的粒长和品质，从而为水稻粒形的分子设计和高产优质水稻新品种的培育奠定了基础。相关成果在线发表于《自然—遗传学》杂志。

据了解，与绝大多数圆粒粳稻不同，美国长粒粳稻米粒细长、有光泽，对其粒形调控基因的克隆和功能研究有助于高产优质水稻新品种的培育。研究团队通过精细定位，将美国长粒粳稻携带的粒长调控基因——GL7基因位点定位在水稻7号染色体上一个20.4kb的区间内。研究发现，在大多数美国长粒粳稻品种中，GL7位点发生了17.1kb的DNA大片段串联重复。这一基因组结构变异导致GL7基因表达量上升，同时引发临近的负调控因子表达下调，导致粒长增加、垩白度和垩白率降低，从而显著改善了稻米外观品质。

研究人员还发现，在粳稻中与GL7临近的负调控因子能抑制GL7的表达，而在籼稻中GL7临近的负调控因子功能丧失，对GL7表达的抑制减弱。将美国长粒粳稻GL7基因位点通过分子标记导入普通水稻品种中，可显著改善稻米外观品质，且不影响产量。

随后，研究团队通过对96个品种的序列进行分析证实，GL7及其负调控因子位点的变异确实影响了水稻粒形的多样性。研究还发现，美国长粒粳稻品种曾被引入日本，但通过遗传交换丢失该区域17.1kb串联重复序列的品种表现出短圆粒的表型,而我国广东的优质籼稻品种品质好的重要原因在于其同时聚合了GL7和GS3优势位点。