一種讓水稻增產的重要基因發現

　　7月27日，《自然·遺傳學》雜志在線發表了華中農業大學教授邢永忠課題組（水稻產量生物學實驗室）的最新研究成果。該研究挖掘到水稻的一個重要增產基因GY3，通過調控細胞分裂素合成，GY3可顯著增加水稻每穗粒數，將試驗區產量提高7%—15%，為水稻高產育種提供重要的基因資源。

　　培育高產優質的水稻品種，不僅是科學研究領域的重要課題，也是我國糧食安全的重要保障。

　　當前，我國種植的亞洲栽培稻包括秈稻和粳稻兩個亞種。在漫長的亞種分化和長期育種選擇過程中，粳稻（短圓形）和秈稻（細長形）不僅在稻米外形特征上表現出巨大差異，在基因組水平上也有很大不同。

　　針對水稻秈粳亞種間產量形成的機制異同問題，邢永忠課題組博士后吳比等開展了近12年的研究，發現一種新的細胞分裂素合成途徑，解析了水稻增產重要基因GY3的調控機制，對水稻遺傳改良具有重要意義。

　　課題組利用秈稻品種特青和粳稻品種02428，構建高級遺傳群體并克隆了基因GY3，發現粳稻來源的GY3為優良等位基因，具有增產效應。他們還在粳稻GY3啟動子區域鑒定到一個反轉座子插入，該反轉座子的插入能增強GY3啟動子區域的表觀修飾，降低GY3表達量，從而增加每穗粒數和谷物產量。

　　進一步的實驗證明，GY3參與了細胞分裂素的“兩步法”合成，敲除或者抑制GY3的表達，可減少細胞分裂素合成前體底物的無效消耗，提高體內活性細胞分裂素含量，從而增加水稻產量。

　　研究人員發現，通過對GY3啟動子區域序列分析，大部分粳稻（98%）和少部分秈稻（21%）攜帶優良GY3等位基因，而當前推廣的秈稻品種絕大多數不具有GY3增產等位基因，這表明，GY3在秈稻育種中還沒有被利用。

　　隨后，課題組將GY3優良等位基因導入4個秈稻恢復系，發現恢復系的試驗區產量提高了9.1%—16.3%。利用這些改良恢復系配制的雜交種，也比原始雜種的試驗區產量提高了7.4%—15.4%。這些結果表明，GY3可作為秈稻高產育種的重要基因，有望推動秈稻品種產量大幅度提升。