來自南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國(guó)水稻研究中心等處的研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可以影響水稻品質(zhì)，提高水稻產(chǎn)量的新基因，有望將其應(yīng)用于培育新的水稻品種。這一研究成果發(fā)表在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。
來自南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的張紅生教授、中科院遺傳與發(fā)育研究所的李家洋院士以及中國(guó)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(zhǎng)，人類對(duì)于谷物的需求將進(jìn)一步加大。據(jù)預(yù)測(cè)到2025年，世界人口將激增到89億，而糧食產(chǎn)量必須比現(xiàn)在增產(chǎn)50%以上，才能滿足迅速增長(zhǎng)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(chǎn)量對(duì)世界，尤其對(duì)我國(guó)糧食安全至關(guān)重要。
粒重、穗數(shù)和每穗粒數(shù)是決定水稻產(chǎn)量的三大要素。當(dāng)每穗粒數(shù)和穗數(shù)達(dá)到理想水平時(shí)，改良粒重對(duì)于在水稻選育中進(jìn)一步提高產(chǎn)量起重要的作用。粒重是由粒長(zhǎng)、粒寬和粒厚所決定，它們都是多基因控制的數(shù)量性狀。迄今為止，研究人員利用RFLP、RAPD、AFLP、SSR等分子標(biāo)記定位了一些控制粒重和粒形的數(shù)量性狀位點(diǎn)(Quantitative trait locus，QTL)，但鑒于粒重基因群的復(fù)雜性和分子技術(shù)的局限，精細(xì)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(gè)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(gè)具有Kelch重復(fù)域的蛋白磷酸酶OsPPKL1。此外，他們還在水稻基因組中發(fā)現(xiàn)了OsPPKL1的兩個(gè)同系物：OsPPKL2和OsPPKL3。轉(zhuǎn)基因研究表明OsPPKL1和OsPPKL3的功能是充當(dāng)粒長(zhǎng)的負(fù)調(diào)控子，而OsPPKL2則是充當(dāng)正調(diào)控子。研究人員發(fā)現(xiàn)Kelch結(jié)構(gòu)域是OsPPKL1發(fā)揮生物功能的必要條件。通過在OsPPKL1第二Kelch結(jié)構(gòu)域一個(gè)保守的AVLDT 基序（motif）上引入天冬氨酸與谷氨酸置換，qGL3可導(dǎo)致長(zhǎng)谷粒表型。田間試驗(yàn)表明應(yīng)用qGL3等位基因可以通過影響粒長(zhǎng)、粒重和籽粒充實(shí)度，從而顯著提高近交和雜交水稻品種的產(chǎn)量。
新研究確定了一個(gè)可對(duì)水稻粒長(zhǎng)和粒重產(chǎn)生巨大影響的等位基因qGL3，這一研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于培育新的優(yōu)良品種，大大提高水稻產(chǎn)量具有重要的意義。（來源：生物通 何嬙)
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