近日，中國(guó)水稻研究所水稻基因組模塊創(chuàng)制創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在《新植物學(xué)家》在線發(fā)表了最新研究成果。該研究克隆了一個(gè)水稻粒寬粒重QTL/基因并開(kāi)展了功能分析，為闡明水稻粒形的遺傳調(diào)控機(jī)制和高產(chǎn)分子育種奠定了基礎(chǔ)。

此前，科學(xué)家已克隆了一些控制水稻籽粒大小的重要基因/QTL，但水稻粒形和粒重調(diào)控的分子機(jī)理仍不清楚。水稻育種家們利用籽粒大小的自然變異對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行改良，但只有少數(shù)幾個(gè)粒形調(diào)控基因的等位變異能被廣泛利用。

研究人員利用前期構(gòu)建的超級(jí)雜交稻“兩優(yōu)培九”重組自交系和高分辨率遺傳圖譜，檢測(cè)到3 個(gè)粒寬QTL 和2 個(gè)粒重QTL。隨后，研究人員采用大規(guī)模BC4F2 群體，圖位克隆了一個(gè)粒寬粒重QTL-qTGW2，編碼細(xì)胞數(shù)目調(diào)控因子OsCNR1。

研究發(fā)現(xiàn)，親本培矮64s 等位型基因在孕穗期穎殼中的轉(zhuǎn)錄水平顯著高于93-11 等位型，穎殼細(xì)胞數(shù)目顯著減少。TGW2 基因的啟動(dòng)子區(qū)引起表達(dá)差異的關(guān)鍵位點(diǎn)，TGW2 與調(diào)控細(xì)胞周期KRP1 的基因組互作模塊，負(fù)調(diào)控水稻粒寬和粒重。

將93-11 等位型的tgw2 導(dǎo)入培矮64s 背景，產(chǎn)量可提高12.3%而不影響其他農(nóng)藝性狀。對(duì)具有廣泛代表性的水稻種質(zhì)資源的序列分析發(fā)現(xiàn)，TGW2 基因啟動(dòng)子區(qū)關(guān)鍵位點(diǎn)為培矮64s 等位型的多屬于aus稻，并揭示了該基因受育種馴化選擇。

該研究不僅有利于揭示水稻乃至禾本科作物籽粒大小的遺傳調(diào)控機(jī)制，而且為水稻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種提供了新的基因資源，可加快在超級(jí)稻育種中的應(yīng)用。