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亞熱帶生態(tài)所發(fā)現(xiàn)協(xié)同調(diào)控水稻粒形、粒重和非生物耐逆性的重要基因

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亞熱帶生態(tài)所發(fā)現(xiàn)協(xié)同調(diào)控水稻粒形、粒重和非生物耐逆性的重要基因

摘要: 　　由中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)習(xí)所學(xué)習(xí)員夏新界領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊近日在水稻粒型、粒重及非生物耐逆性調(diào)控功能基因?qū)W習(xí)中獲得新進(jìn)展�！　∷臼侵匾募Z食作物，水稻育種的首要目標(biāo)是提高產(chǎn)量。非生物逆境（干旱、 ...

　　由中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)習(xí)所學(xué)習(xí)員夏新界領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊近日在水稻粒型、粒重及非生物耐逆性調(diào)控功能基因?qū)W習(xí)中獲得新進(jìn)展。
　　水稻是重要的糧食作物，水稻育種的首要目標(biāo)是提高產(chǎn)量。非生物逆境（干旱、洪澇、高/低溫、鹽堿等）通常會嚴(yán)重影響到水稻的生長及產(chǎn)量，而水稻粒形則是與稻谷產(chǎn)量和稻米品質(zhì)都直接相關(guān)的重要農(nóng)藝性狀之一。如何提高水稻耐逆能力，保持其在非生物逆境條件下的產(chǎn)量，保障我國糧食安全，對我國乃至世界農(nóng)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。
　　基于此，該科研團(tuán)隊采用Affymetrix基因芯片系統(tǒng)與含51，279 個轉(zhuǎn)錄本的水稻表達(dá)芯片，并結(jié)合qRealtime-PCR分析驗證篩選得到目標(biāo)基因OsSGL(STRESS_tolerance and GRAIN_LENGTH)。OsSGL是一個一因多效的關(guān)鍵基因，定位于細(xì)胞核，具有轉(zhuǎn)錄自激活活性，在5個秈稻、粳稻品種中過量表達(dá)該基因，能明顯增加粒長（増24.8%）、粒重（増16.3%），改良水稻穗形、株形，同時提高米質(zhì)。細(xì)胞學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，穎花細(xì)胞數(shù)目的增加，細(xì)胞體積縱向增大是粒長增加的主要原因。結(jié)合基因芯片數(shù)據(jù)和qReal-time PCR兩者數(shù)據(jù)篩選下游調(diào)控基因，初步推測OsXCL基因可能位于細(xì)胞分裂素（Cytokinin， CK）信號傳導(dǎo)途徑上游，通過細(xì)胞分裂素A類應(yīng)答調(diào)節(jié)子OsRRs作用于下游響應(yīng)基因，如細(xì)胞周期G1/S期相關(guān)基因，促進(jìn)頂端分生組織細(xì)胞有絲分裂以增加細(xì)胞數(shù)目，增加細(xì)胞體積，同時調(diào)節(jié)細(xì)胞的軸向性生長，最終增加水稻籽粒大小和產(chǎn)量，調(diào)控水稻生長發(fā)育。進(jìn)一步學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，OsSGL基因能同時正向調(diào)控水稻的耐非生物逆境，如旱性、高鹽、低溫等能力。
　　糧食高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)是植物基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)學(xué)習(xí)的兩個最重要目標(biāo)。大多數(shù)已克隆的控制水稻粒形、粒重的重要基因為負(fù)調(diào)控基因，且某些基因功能的行使需要不同遺傳背景下的特異遺傳因子。而水稻粒形變大、粒重增加常常帶來稻米品質(zhì)下降問題，因此，其實際育種應(yīng)用還有一定難度。而OsSGL基因則可作為新的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、“理想株型”超級稻分子選育候選基因直接應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。對該基因分子作用機理的深入挖掘也為水稻組織器官生長發(fā)育及逆境響應(yīng)協(xié)同調(diào)控網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)開辟新的道路。
　　該學(xué)習(xí)成果近期以O(shè)sSGL， a novel pleiotropic stress-related gene enhances grain length and yield in rice 為題，發(fā)表在科學(xué)報告（Scientific Reports）上。該學(xué)習(xí)得到了亞熱帶生態(tài)所公共技術(shù)服務(wù)中心的大力支持，該學(xué)習(xí)也得到了國家自然基因、湖南省自然科學(xué)基金等項目的資助。
　　論文鏈接

　　OsSGL基因轉(zhuǎn)入多個水稻品種中過量表達(dá)使水稻粒長增加
　　來源:亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)習(xí)所　　編輯:葉瑞優(yōu)亞熱帶生態(tài)所發(fā)現(xiàn)協(xié)同調(diào)控水稻粒形、粒重和非生物耐逆性的重要基因  |  責(zé)任編輯：蟲子
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