來自南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國水稻研究中心等處的研究人員發(fā)現(xiàn)了一個可以影響水稻品質(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《國家科學(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，人類對于谷物的需求將進(jìn)一步加大。據(jù)預(yù)測到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)量對世界，尤其對我國糧食安全至關(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，改良粒重對于在水稻選育中進(jìn)一步提高產(chǎn)量起重要的作用。粒重是由粒長、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、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。
新研究確定了一個可對水稻粒長和粒重產(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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