科學(xué)家發(fā)現(xiàn)影響稻米品質(zhì)關(guān)鍵基因

4月26日，《自然-通訊》雜志在線發(fā)表了揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院/教育部植物功能基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)長(zhǎng)杰教授團(tuán)隊(duì)的最新科研成果，他們成功克隆了一個(gè)控制稻米蛋白質(zhì)含量變異的關(guān)鍵位點(diǎn)qGPC-10（OsGluA2），該基因編碼稻米貯藏蛋白中的谷蛋白前體，而谷蛋白含量影響著稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

隨著人們生活水平的不斷提高，水稻產(chǎn)量上的“吃不愁”已無(wú)法滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求，以優(yōu)質(zhì)育種為目標(biāo)追求“質(zhì)不愁”已成為目前主攻的育種方向之一。

圍繞決定稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要指標(biāo)——籽粒蛋白質(zhì)含量的遺傳機(jī)制問(wèn)題，嚴(yán)長(zhǎng)杰團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)10年努力，成功解析了水稻秈粳亞種間稻米蛋白質(zhì)含量分化的原因。

人們吃的大米主要是水稻種子的胚乳部分，其主要成分是淀粉和蛋白質(zhì)。作為水稻胚乳的第二大組成部分，蛋白質(zhì)含量的高低不僅決定了水稻的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，而且也是影響水稻蒸煮食用品質(zhì)的重要因素。

論文共同第一作者、揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院博士生楊宜豪介紹，其團(tuán)隊(duì)對(duì)400多份水稻種質(zhì)資源的總蛋白以及貯藏蛋白含量分別進(jìn)行測(cè)定，確定了胚乳中谷蛋白含量的變異是水稻總蛋白變異的決定因子；在不同環(huán)境中同時(shí)鑒定出了兩個(gè)能夠穩(wěn)定遺傳的控制水稻蛋白質(zhì)含量的關(guān)鍵QTLs，并通過(guò)圖位克隆與功能研究明確了qGPC-10（OsGluA2）能夠顯著影響稻米蛋白質(zhì)含量并最終影響稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

團(tuán)隊(duì)同時(shí)對(duì)該基因是否受過(guò)人工選擇以及基因進(jìn)化等問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。通過(guò)群體遺傳學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)方法發(fā)現(xiàn)，OsGluA2的基因組序列變異很可能與水稻秈粳亞種的分化有關(guān)，為解釋秈粳亞種間稻米蛋白質(zhì)含量變異提供了理論研究基礎(chǔ)。

論文共同通訊作者嚴(yán)長(zhǎng)杰告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，控制水稻中蛋白含量的qGPC-10基因鑒定與分析，有助于探究水稻品質(zhì)相關(guān)遺傳機(jī)制，更對(duì)包括水稻在內(nèi)的主要糧食作物的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)遺傳改良具有重要意義。

“高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)一直是水稻遺傳育種學(xué)家追求的目標(biāo)和努力的方向”，嚴(yán)長(zhǎng)杰說(shuō)，“接下來(lái)希望通過(guò)基因編輯、標(biāo)記輔助選擇技術(shù)等技術(shù)，有效利用起控制水稻蛋白質(zhì)含量的這些關(guān)鍵基因，提高稻米的品質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)水稻產(chǎn)量和質(zhì)量的‘兩不愁’。”