李家洋團隊連發Nature子刊等三篇文章：介紹水稻理想株型

　　水稻是重要的糧食作物，是我國60％以上人口的主糧。在糧食危機和人們生活水平日益增長的雙重壓力下，育種學家和稻米種業長期以來致力于培育“高產優質”型超級水稻新品種，但是傳統育種進展緩慢。隨著水稻功能基因組的發展，“品種設計育種”應運而生，其重要內容之一是將重要農藝性狀關鍵基因的優異等位形式高效聚合，形成超級新品種。然而，品種設計育種實施中最優化育種策略的設計面臨挑戰，尤其對于高產優質復雜性狀綜合改良，迄今還沒有實現從概念到產品的報道。

　　中科院遺傳與發育生物學研究所李家洋研究組與中國農科院水稻所、深圳農業基因組所錢前研究組聯合，經過精心設計，以超高產但綜合品質差的品種“特青”作為受體，以蒸煮和外觀品質具有良好特性的品種“日本晴”和“93-11”為供體，對涉及水稻產量、稻米外觀品質、蒸煮食味品質和生態適應性的28個目標基因進行優化組合，經過8年多的努力，利用雜交、回交與分子標記定向選擇等技術，成功將優質目標基因的優異等位聚合到受體材料，并充分保留了“特青”的高產特性。這些優異的“品種設計”材料，在高產的基礎上，稻米外觀品質、蒸煮食味品質、口感和風味等方面均有顯著改良，并且以其配組的雜交稻稻米品質也顯著提高。這項研究結果將極大推動作物傳統育種向高效、精準、定向的分子設計育種轉變。

　　這一研究成果3月20日在線發表在Nature Plants雜志上。

　　另外，李家洋研究組與四川農業大學合作，通過對IPA1的互作蛋白IPI1的系統深入研究，表明IPI1編碼一個RING-finger E3 ligase，能夠和IPA1在細胞核內發生互作，并泛素化IPA1蛋白；IPI1功能喪失突變體的IPA1蛋白水平在莖基部降低，但在穗部升高，相應地植株表現出分蘗數增加、穗子變大和每穗粒數增加的表型；進一步生化分析揭示，IPI1對IPA1的泛素化具有組織特異性，從而精細調控不同組織IPA1蛋白水平。該研究為進一步解析水稻株型調控遺傳調控網絡和水稻品種設計奠定了基礎。 這一研究成果3月14日在Plant Cell雜志在線發表。

　　此外，李家洋研究組與中國科學院植物生理生態研究所何祖華研究組等合作，利用超級稻品種甬優12的原始育種品系，通過圖位克隆的方法，克隆了調控株型的主效位點qWS8/ipa1-2D，該位點位于IPA1基因上游的一段大片段三元串聯重復序列，這一基因組結構變異導致了IPA1啟動子區甲基化水平降低，IPA1基因表達量上升，從而使植株出現理想株型的表型，并同時具有適當的分蘗數。根據基因組重測序結果，推測該新位點大約上世紀60年度起源于我國東南沿海。

　　進一步研究表明，IPA1對株型有著精細的劑量調控效應，利用IPA1的不同等位位點，實現IPA1的適度表達是形成大穗、適當分蘗和粗稈抗倒理想株型的關鍵。利用ipa1（現定名為ipa1-1d ）及ipa1-2d新位點，與嘉興農科院合作育成了嘉優中科系列品種，增產效果顯著，實現了超級稻新品種的分子設計育種。該研究為今后水稻理想株型的分子設計育種提供了重要遺傳資源和技術途徑，并為進一步解析水稻株型精細調控機理和水稻新品種設計培育奠定了基礎。這一研究結果公布在3月20日的Nature Communications雜志上。