水稻粒長調(diào)控分子機(jī)制被破解

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院中國水稻研究所超級稻種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物研究所等單位最新合作研究發(fā)現(xiàn)，水稻染色體拷貝數(shù)變異可調(diào)控水稻的粒長和品質(zhì)，為水稻粒形的分子設(shè)計(jì)和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種培育奠定了基礎(chǔ)。近日，國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然—遺傳學(xué)（Nature Genetics）》在線發(fā)表了這一研究成果。

水稻粒形是衡量稻米外觀品質(zhì)的主要指標(biāo)，同時也是影響水稻產(chǎn)量性狀的重要因素之一，因此成為重要的水稻育種農(nóng)藝性狀。我國水稻分秈、粳兩個亞種，粳稻主要分布在北方稻區(qū)以及南方長江流域稻區(qū)的晚稻，粒形均為短圓狀；秈稻主要分布在南方稻區(qū)，中晚稻均為長粒形。如何改良稻米的外觀品質(zhì)，提高稻米的商品價值，是育種家和稻米生產(chǎn)企業(yè)的共同目標(biāo)。

與絕大多數(shù)圓粒粳稻不同的是，美國長粒粳稻米粒細(xì)長有光澤，對其粒形調(diào)控基因的克隆和功能研究有助于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種的培育。研究團(tuán)隊(duì)通過精細(xì)定位將美國長粒粳稻攜帶的粒長調(diào)控基因—GL7 基因位點(diǎn)定位在水稻7 號染色體上一個20.4kb 的區(qū)間內(nèi)（該區(qū)間包含兩個基因）。進(jìn)一步的遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)美國長粒粳稻品種中，GL7 位點(diǎn)發(fā)生了17.1kb 的DNA 大片段串聯(lián)重復(fù)，這一基因組結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致了GL7 基因表達(dá)量的上升，同時還引起了其臨近的負(fù)調(diào)控因子表達(dá)的下調(diào)，引起粒長增加，堊白度和堊白率降低，從而顯著改善稻米外觀品質(zhì)，揭示了美國長粒粳稻粒長復(fù)雜而精確的遺傳調(diào)控機(jī)制。

對普通粳稻與秈稻的比較研究發(fā)現(xiàn)，在粳稻中與GL7 臨近的負(fù)調(diào)控因子能夠抑制GL7 的表達(dá)，而在秈稻中GL7 臨近的負(fù)調(diào)控因子功能喪失，對GL7 表達(dá)的抑制減弱。轉(zhuǎn)基因研究結(jié)果顯示，過表達(dá)GL7 基因在秈稻中出現(xiàn)了比粳稻中更為明顯的表型。將美國長粒粳稻GL7 基因位點(diǎn)通過分子標(biāo)記導(dǎo)入普通水稻品種中可以顯著改善稻米外觀品質(zhì)而不影響產(chǎn)量。

（中國農(nóng)科院網(wǎng)）

浙江省在水稻遺傳重組研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

近日，中國水稻研究所王克劍研究員在水稻遺傳重組研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果于近期在線發(fā)表在《分子植物（Molecular Plant）》上。

在作物種間和種內(nèi)蘊(yùn)藏著大量的優(yōu)良性狀基因，但這些優(yōu)良基因的轉(zhuǎn)移通常會受到有限的遺傳重組頻率以及不良基因連鎖的影響。

聯(lián)會復(fù)合體是在真核生物減數(shù)分裂期在同源染色體之間形成的復(fù)雜蛋白結(jié)構(gòu)。在多個模式生物中的研究表明，該結(jié)構(gòu)蛋白的完全突變會導(dǎo)致遺傳重組頻率的降低。研究團(tuán)隊(duì)通過對水稻聯(lián)會復(fù)合體的弱等位突變體研究表明，聯(lián)會復(fù)合體蛋白的部分突變可以將遺傳重組頻率平均提高至野生型中的1.8 倍左右，其中在重組冷點(diǎn)處的提高幅度尤為明顯。在突變體中遺傳干涉的強(qiáng)度與野生型相比也顯著降低，表明聯(lián)會復(fù)合體這一真核生物保守蛋白結(jié)構(gòu)極有可能參與遺傳干涉現(xiàn)象的形成。前期研究表明在水稻中至少存在2 類重組方式，其中一類有相互干涉（I 型重組交換），而另一類則沒有相互干涉（II 型重組交換）。通過進(jìn)一步的遺傳分析以及細(xì)胞學(xué)觀察揭示在突變體中增加的遺傳重組主要通過I 型遺傳重組途徑形成。

（浙江省科技廳網(wǎng)）

土壤微生物多樣性維持機(jī)制被揭示

中國科學(xué)院南京土壤研究所褚海燕課題組以安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院砂姜黑土長期施肥試驗(yàn)為研究平臺，利用高通量測序技術(shù)研究了不同施肥措施對砂姜黑土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與多樣性的影響。長期單施化肥導(dǎo)致了土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的顯著改變與多樣性的大幅降低；糞肥的添加極大地緩解單施化肥對細(xì)菌群落的不利影響，而秸稈的添加對細(xì)菌群落的影響較小。糞肥主要通過改變土壤環(huán)境（如pH）來影響土壤細(xì)菌群落，而不是由于糞肥帶入的外源細(xì)菌（主要為動物腸道微生物）對土壤的直接輸入。這些結(jié)果表明，有機(jī)糞肥與化肥的聯(lián)合施用能促進(jìn)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與多樣性的維持，為保持土壤生物活性、提升土壤生產(chǎn)力提供了基礎(chǔ)。該成果近日在《Soil Biology &Biochemistry 》在線發(fā)表。

（中國科學(xué)院網(wǎng)）