水稻是我國第一大口糧作物，其中，有一大類“優(yōu)等生”被冠名為超級稻，是比現(xiàn)有品種在產(chǎn)量上大幅度提高并兼顧品質(zhì)與抗性的新型水稻品種。超級水稻為何“超級”，增產(chǎn)的秘密在哪里？
近日，中國水稻研究所錢前院士團隊聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所共同研究克隆了一個水稻粒寬粒重基因并開展了功能分析，為闡明水稻粒形的遺傳調(diào)控機制和高產(chǎn)分子育種奠定了基礎(chǔ)。該研究成果在線發(fā)表在《新植物學家（New Phytologist）》上。
水稻所供圖
中國農(nóng)科院水稻研究所研究員高振宇介紹，水稻產(chǎn)量主要由有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)和粒重這3個要素決定。水稻粒形指標包括粒長、粒寬、粒厚和長寬比，前三者與粒重密切相關(guān)，同時還影響稻米的外觀品質(zhì)和商品價值。
至今，雖然已克隆了一些控制水稻籽粒大小的重要基因，但水稻粒形粒重調(diào)控的分子機理仍不清楚。因此，有必要克隆新的水稻粒寬粒重基因，推動水稻籽粒大小的分子機理研究和水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種。
高振宇介紹，研究人員在利用前期構(gòu)建的超級雜交稻“兩優(yōu)培九”的重組自交系和高分辨率遺傳圖譜基礎(chǔ)上，檢測到3個控制粒寬的遺傳位點和2個控制粒重的遺傳位點。采用大規(guī)?；亟蛔越蝗后w，克隆了一個控制粒寬粒重的基因——TGW2，該基因編碼細胞數(shù)目調(diào)控因子。
據(jù)介紹，研究發(fā)現(xiàn)親本品種培矮64s的等位型基因在孕穗期穎殼中的轉(zhuǎn)錄水平顯著高于另一親本93-11的等位型，穎殼的細胞數(shù)目顯著減少。進一步研究發(fā)現(xiàn)了TGW2基因的啟動子區(qū)引起表達差異的關(guān)鍵位點，TGW2蛋白與調(diào)控細胞周期的KRP1蛋白相互作用，負調(diào)控水稻的粒寬和粒重。將93-11的等位型基因?qū)肱喟?4s背景，產(chǎn)量可提高12.3%而不影響其他農(nóng)藝性狀。
團隊對來自世界各地具有廣泛代表性的水稻種質(zhì)資源的基因序列分析后推測，培矮64s等位型基因最初出現(xiàn)在印度和孟加拉國，隨后傳播到中國等鄰國，并揭示該基因受到了育種馴化選擇。
