日前,中國農科院作物科學研究所萬建民院士領銜的水稻功能基因組學創新研究組,在水稻粒寬與粒重調控機制研究中取得重要進展,揭示了控制水稻粒寬與粒重關鍵基因GW5通過調節油菜素內酯信號途徑調控水稻籽粒發育的新機制,為水稻高產育種提供了重要的理論依據。
水稻粒型是決定籽粒重量進而影響水稻產量和品質的重要性狀。GW5/qSW5為較早報道的控制水稻粒寬、粒重且效應較強的數量性狀基因座,對培育優質高產水稻品種具有重要的應用價值。早在2008年,萬建民帶領科研人員將GW5/qSW5位點成功定位在同一重疊區間內,發現存在于寬粒品種中的1,212-bp缺失與粒寬性狀關聯。后經研究,萬建民團隊明確了位于該1,212-bp缺失區域上游一個編碼鈣調蛋白的基因,能夠顯著影響水稻粒寬,是GW5/qSW5位點的候選基因(仍命名為GW5)。他們的進一步研究發現,GW5蛋白定位在細胞質膜上,并可與油菜素內酯信號途徑中的一個關鍵激酶GSK2直接互作,抑制GSK2磷酸化下游兩個轉錄因子BZR1和DLT活性,使得非磷酸化狀態的BZR1與DLT積累并進入細胞核中,調控BR下游響應基因表達,進而調控水稻粒型等生長發育過程。
研究人員還發現,通過CRISPR技術將GW5基因敲除,可以增加其它不含1,212-bp缺失的水稻品種籽粒的粒寬和粒重,達到增產效果。
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