南京農業大學PNAS發現水稻新基因

　　來自南京農業大學、江蘇省農業科學院、中國水稻研究中心等處的研究人員發現了一個可以影響水稻品質，提高水稻產量的新基因，有望將其應用于培育新的水稻品種。這一研究成果發表在《美國科學院院刊》(PNAS)上。

　　來自南京農業大學的張紅生教授、中科院遺傳與發育研究所的李家洋院士以及中國水稻研究所的錢前教授為這篇論文的共同通訊作者。

　　隨著世界人口的不斷增長，人類對于谷物的需求將進一步加大。據預測到2025年，世界人口將激增到89億，而糧食產量必須比現在增產50%以上，才能滿足迅速增長的人口需求。水稻是最重要的糧食作物之一。全球約有60%的人口以大米為主食，因此增加水稻產量對世界，尤其對我國糧食安全至關重要。

　　粒重、穗數和每穗粒數是決定水稻產量的三大要素。當每穗粒數和穗數達到理想水平時，改良粒重對于在水稻選育中進一步提高產量起重要的作用。粒重是由粒長、粒寬和粒厚所決定，它們都是多基因控制的數量性狀。迄今為止，研究人員利用RFLP、RAPD、AFLP、SSR等分子標記定位了一些控制粒重和粒形的數量性狀位點(Quantitative trait locus，QTL)，但鑒于粒重基因群的復雜性和分子技術的局限，精細定位并克隆的基因極少。

　　在這篇文章中，研究人員克隆并確定了一個重要的等位基因qGL3的功能特征，這一基因有可能編碼了一個具有Kelch重復域的蛋白磷酸酶 OsPPKL1。此外，他們還在水稻基因組中發現了OsPPKL1的兩個同系物：OsPPKL2和OsPPKL3。轉基因研究表明OsPPKL1和 OsPPKL3的功能是充當粒長的負調控子，而OsPPKL2則是充當正調控子。研究人員發現Kelch結構域是OsPPKL1發揮生物功能的必要條件。通過在OsPPKL1第二Kelch結構域一個保守的AVLDT 基序(motif)上引入天冬氨酸與谷氨酸置換，qGL3可導致長谷粒表型。田間試驗表明應用qGL3等位基因可以通過影響粒長、粒重和籽粒充實度，從而顯著提高近交和雜交水稻品種的產量。

　　新研究確定了一個可對水稻粒長和粒重產生巨大影響的等位基因qGL3，這一研究發現對于培育新的優良品種，大大提高水稻產量具有重要的意義。