我國發現控制稻米粒形和外觀品質的新基因GS9

過國忠　沙愛紅

揚州大學農學院劉巧泉教授研究團隊發現控制稻米粒形和外觀品質的新基因GS9，相關研究成果在國際著名期刊Nature Communications上發表。這項研究成果，將為解決我國在稻米生產優質高產上的難題，提供重要的理論依據與技術支撐。

劉巧泉表示，稻米是我國重要的糧食作物之一，高產與優質是水稻育種的兩大最重要目標。目前，從生產上來看，高產品種最突出的問題之一就是稻米外觀品質欠佳。稻米外觀品質主要取決于粒形和堊白，其優劣直接影響稻米的商用品質。而堊白性狀與粒形密切相關，一般來講細長籽粒堊白程度低，外觀品質好。

劉巧泉是植物功能基因學教育部重點實驗室主任、教育部農業與農產品安全國際合作聯合實驗室常務副主任，長期從事作物遺傳育種科學研究，并打造了一支較為優秀的科研攻關團隊。稻米品質性狀及其遺傳控制機制較為復雜，劉巧泉科研團隊在國家重點研發計劃專項“水稻功能基因組研究與應用”和國家自然科學基金項目等資助下，綜合運用現代遺傳育種學與大型儀器分析等技術，從秈粳亞種間來源的染色體片代換系中，克隆了一個新的控制稻米粒長基因GS9，該基因的功能缺失突變體GS9籽粒細長，但不影響植株生長發育、粒重及最后產量。這種粒形可顯著減少堊白的產生，從而減少米粒堊白。

劉巧泉介紹，研究證實GS9蛋白定位于細胞核，是一個轉錄激活子。GS9可以和OFP家族蛋白OFP8和OFP14互作而形成轉錄復合體，其轉錄激活活性可被OFP8或OFP14抑制。OFP8受油菜素內酯信號通路關鍵因子OsGSK2激酶的磷酸化調控，而OsGSK2不能與GS9和OFP14互作。推測GS9通過GS9-OFP8/14-GSK2調控通路影響穎殼細胞分裂，進而控制粒形。

劉巧泉教授研究團隊還通過水稻種質資源測序分析發現，在現有栽培稻中還未發現該基因的功能缺失突變，N138中的GS9突變是由于在染色體片段代換系構建過程中在目的基因編碼區中插入了一個由重復序列組成的7kB片段而引進的。說明該基因位點的功能缺失突變還沒有被育種應用。

“利用近等基因系及衍生的聚合系，證明GS9與其他已知粒形基因的表達互不影響，遺傳分析證實GS9調控粒形的效應獨立于GS3和GW5等已知基因。此外，通過導入GS9等位基因或基因編輯產生GS9缺失突變的方式，可在不影響水稻生長發育和產量的基礎上，顯著改良高產品種的粒形和外觀品質。研究成果顯示該基因在高產水稻粒形和外觀品質改良的分子育種中具有很高的應用潛力，能夠使稻米既高產又好看，商用品質更佳。”劉巧泉說。

（來源：中國科技網）