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發(fā)現(xiàn)調(diào)控水稻籽粒大小關(guān)鍵基因GS3

點(diǎn)擊次數(shù):220 發(fā)布時間:2010-10-30

谷粒大小不僅是決定水稻產(chǎn)量的要素之一,還對谷粒的外觀品質(zhì)有著重要影響。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張啟發(fā)院士課題組,近日在谷粒大小和粒型的調(diào)控研究方面取得重大進(jìn)展。《美國*院刊》發(fā)表了該組的研究論文,證實(shí)了水稻中GS3基因控制水稻籽粒大小,發(fā)現(xiàn)了該基因中控制籽粒大小的關(guān)鍵區(qū)域,命名為OSR。

據(jù)文章*作者生科院博士生茆海亮介紹,由于谷粒大小是水稻生產(chǎn)中的重要性狀,張啟發(fā)課題組從1997年就開始了對控制水稻粒形基因GS3的研究,直到2006年找到這個基因,歷時9年。在此基礎(chǔ)之上,該組近年來對該基因的功能做了深入的研究,證實(shí)了GS3是調(diào)控谷粒大小的主要基因,揭示了基因所編碼蛋白的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。

專家研究還發(fā)現(xiàn),幾乎所有的優(yōu)良粳稻品種都帶有完整的GS3蛋白,表現(xiàn)為中等粒型,優(yōu)良長粒型秈稻品種的GS3蛋白無功能,通過對該基因的導(dǎo)入和替換,能有效地改變水稻品種的粒型,表明GS3對水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)有重要的決定作用,是粒型的變異和演化的主要決定因子之一。

他們發(fā)現(xiàn)該基因編碼的蛋白存在相互對抗的前后兩個部分,GS3蛋白內(nèi)首尾兩部分之間的“博弈”zui終決定籽粒的大小。沒有GS3蛋白(或該蛋白無功能)的品種的稻谷為長粒型(長度約10毫米),含有完整GS3蛋白的水稻品種粒型中等(約8毫米),而只有OSR的水稻品種的谷粒為短粒(約6毫米)。

茆海亮還提到,他們在其他物種中,包括玉米,大麥,大豆等也發(fā)現(xiàn)了GS3同源的基因,并且OSR在這些同源基因中都存在,說明這些基因有可能也控制著相應(yīng)物種種子大小。因此該研究成果在品種改良中將有著重大應(yīng)用前景,首先該基因變異可作為分子標(biāo)記直接應(yīng)用于水稻籽粒大小的選育,提高水稻的產(chǎn)量;其次,根據(jù)水稻的研究信息,可以對其他物種的GS3同源基因進(jìn)行克隆,從而指導(dǎo)相應(yīng)物種的品種改良。

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