25
2013
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03
袁隆平院士PNAS發(fā)現(xiàn)水稻新基因
作者：
摘要：
來(lái)自中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、國(guó)家雜交水稻工程技術(shù)研究中心等處的研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)可以提高水稻產(chǎn)量的新基因，其有望將其應(yīng)用于培育新的水稻品種。這一研究成果發(fā)布在2月4日的《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）雜志上。
中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的李傳友（Chuanyou Li）研究員和國(guó)家雜交水稻工程技術(shù)研究中心袁隆平（Longping Yuan）院士共同領(lǐng)導(dǎo)了這一研究。
水稻（Oryza sativa L.）是最重要糧食作物之一，也是世界1/2以上人口的主食。粒重、穗數(shù)和每穗粒數(shù)是決定水稻產(chǎn)量的三大要素。其中每穗粒數(shù)高度變化，對(duì)糧食產(chǎn)量有極大的影響。在幼穗發(fā)育期，花序分生組織是粒數(shù)的一個(gè)重要決定因素。近期，大量水稻研究揭示，分生組織活性降低可導(dǎo)致圓錐花序分支減少，糧食產(chǎn)量減低。相比之下，幾種數(shù)量性狀基因座(QTLs)對(duì)分生組織活力、圓錐花序分支和谷物產(chǎn)量均起促進(jìn)作用。因此，生殖分生組織的大小和活力是決定水稻糧食產(chǎn)量的一個(gè)重要的決定參數(shù)。
植物激素細(xì)胞分裂素（cytokinin CK）是已知控制頂端分生組織(SAM)活力的重要因子。以往的研究揭示在可提高粒數(shù)的水稻Gn1a (Grain number 1a)基因座中，包含著突變的OsCKX2基因。OsCKX2基因可編碼一種CK氧化/脫氫酶(CKX)，催化活性CKs降解。OsCKX2表達(dá)減少，可導(dǎo)致花序分生組織CK累積，提高生殖器官數(shù)量，提高產(chǎn)量。OsCKX2突變等位基因已成功用于水稻育種實(shí)踐，提高種子產(chǎn)量。
在這篇文章中研究人員報(bào)告稱，發(fā)現(xiàn)鋅指轉(zhuǎn)錄因子DST可直接調(diào)控生殖分生組織中的OsCKX2表達(dá)。DST引導(dǎo)OsCKX2表達(dá)調(diào)控了頂端分生組織中的CK累積，由此控制了生殖器官的數(shù)量。研究人員確定了DST的一個(gè)半顯性等位基因DSTreg1，可以擾亂生殖頂端分生組織中DST引導(dǎo)的OsCKX2表達(dá)調(diào)控，提高CK水平，導(dǎo)致分生組織活力增高，促進(jìn)圓錐花序分枝，由此提高粒數(shù)。
新研究揭示了生殖分生組織活力的一個(gè)獨(dú)特的調(diào)控子，并確定了一個(gè)可對(duì)水稻粒數(shù)產(chǎn)生巨大影響的等位基因DSTreg1。這些研究發(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。
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