這個基因讓水稻“少吃”氮多產(chǎn)米

李晨

近日，中國水稻研究所水稻功能基因組學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊研究揭示了受水稻進(jìn)化選擇的養(yǎng)分高效主效基因SBM1影響水稻產(chǎn)量。這項研究為培育具較高產(chǎn)量潛力和氮肥利用效率的環(huán)境友好型水稻品種提供了優(yōu)異等位基因和理論依據(jù)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《植物生物技術(shù)雜志》（Plant Biotechnology Journal）。

近年來，由于水稻種植中化肥的過量投入，導(dǎo)致產(chǎn)量增加與資源消耗、環(huán)境污染的之間的新矛盾日益突出，迫切需要進(jìn)一步挖掘水稻高產(chǎn)潛力。因此，有效篩選、鑒定水稻養(yǎng)分高效主效基因和新種質(zhì)，是通過分子設(shè)計定向選育超級稻品種的必要途徑，也是解決當(dāng)前矛盾的關(guān)鍵。

該團(tuán)隊利用兩系超級雜交稻“兩優(yōu)培九”的親本93-11和PA64s雜交后代衍生的重組自交系群體，以及以日本晴為背景導(dǎo)入秈稻Kasalath目標(biāo)染色體片段而衍生的近等基因系，完成了一個位于水稻第1染色體上的調(diào)控水稻生物量的主效QTL qSBM1的克隆。

經(jīng)基因功能驗證表明：SBM1基因的功能下調(diào)會導(dǎo)致水稻株高、穗粒數(shù)、生物量和產(chǎn)量的增加。通過對來自不同環(huán)境地域的不同類型水稻種質(zhì)材料進(jìn)行序列和表型分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，SBM1在不同水稻亞群間呈顯著的秈粳分化。

其中，秈稻品種Kasalath所攜帶的SBM1類型為最有利基因型，單倍型可能最早起源于孟加拉國，能夠在低氮下表現(xiàn)較高的氮肥利用效率和谷粒產(chǎn)量，并且在水稻育種改良過程中受到選擇，具備明顯的育種應(yīng)用潛力。

此外，他們還發(fā)現(xiàn)SBM1能夠與籽粒性狀調(diào)控相關(guān)的絲裂原活化蛋白激酶OsMPK6互作，并通過基因編輯技術(shù)證明了兩者對生物量和穗粒數(shù)起共調(diào)控的作用。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃和浙江省人才計劃的資助。