中国科学家分离出控制水稻产量的单基因

Posted 2022-12-30 基因

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新华网武汉5月5日电华中农业大学张启发院士领衔的研究团队经过10多年的研究，首次发现并成功克隆的一个同时控制水稻株高、抽穗期和每穗粒数的基因，命名为Ｇｈｄ7。5日该研究团队的研究论文在国际著名科研杂志《自然－遗传学》上发表。
研究人员能够确认一个单基因Ｇｈｄ7可以决定水稻的株高、抽穗期和每穗粒数的三个特征。之前的研究确定了可能决定水稻以上特征的7号染色体区域，但是不能精确到任何特定基因。
据张启发院士介绍，以往认为需要改变许多基因才能够增加水稻产量，现在我们只需要控制一个单基因就能够提高产量。科研团队还在水稻第7染色体着丝粒区附近，利用图位克隆技术分离到了这个基因。
研究验证，目前高产量水稻品种中大都含有Ｇｈｄ7基因。野生型Ｇｈｄ7基因可使抽穗期大大延迟，株高和每穗粒数显著增加。在武汉夏天的条件下，含有野生型　Ｇｈｄ7基因的近等基因系较轮回亲本珍汕97抽穗晚23天，株高增加了30厘米，穗粒数增加一倍，且茎秆粗壮抗倒，单株产量可提高50%。将野生型Ｇｈｄ7基因通过生物技术转移到一些小穗、早抽穗品种中，可使这些品种的每穗粒数成倍增加，同时伴随植株增高，抽穗期延迟。
研究结果还表明，该基因与水稻品种的生态地理适应性有密切的关系。在低纬度地区，野生型Ｇｈｄ7基因可使水稻品种充分利用光温条件，大穗高产。
张启发院士表示，高产稳产历来是作物科学研究追求的最终目标之一，影响水稻单位面积产量的因素包括每穗颖花数、有效穗数、千粒重和结实率等，生育期则决定水稻品种的季节和地区适应性，是影响稳产的主要因素。水稻Ｇｈｄ7基因的成功克隆，大大地增进了对复杂数量性状的遗传和分子基础的认识。在学术研究上，也对传统遗传学中罕有的一因多效是个很好的例证。
Ｇｈｄ7基因的成功分离，说明对于诸如产量这样复杂的数量性状，也可同质量性状一样，通过生物技术进行改良。该基因的有关信息，可被直接用于从水稻品种遗传资源中发掘对提高产量和生态适应性有重要意义的优良基因，进行作物品种的遗传改良。由于指向性的明确，Ｇｈｄ7基因的成功分离也可大大缩短高产水稻品种的筛选时间，由以往的10年左右，缩短到5年。
英国著名杂志《Ｎａｔｕｒｅ》是世界上最早的国际性科技期刊，自1869年创刊以来，始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破。《自然－遗传学》是自然系列杂志之一，由英国Ｎａｔｕｒｅ出版集团发行，每月一期，刊发遗传学领域最重要的新成果和最高水平的学术论文。