摘要： 來自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室和國家植物基因研究中心的研究人員日前成功克隆出正調(diào)控水稻粒重的數(shù)量性狀基因GS5，并證實該基因在高產(chǎn)分子育種中具有廣闊的應(yīng)用前景。相關(guān)研究論文于10月23日在線發(fā)表于*遺傳學(xué)雜志《自然遺傳學(xué)》（Nature Genetics）上。 生物通 www.ebiotrade.com

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生物通報道  來自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室和國家植物基因研究中心的研究人員日前成功克隆出正調(diào)控水稻粒重的數(shù)量性狀基因GS5，并證實該基因在高產(chǎn)分子育種中具有廣闊的應(yīng)用前景。相關(guān)研究論文于10月23日在線發(fā)表于*遺傳學(xué)雜志《自然遺傳學(xué)》（Nature Genetics）上。
我國植物遺傳和分子生物學(xué)家，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良重點實驗室主任張啟發(fā)院士及華中農(nóng)業(yè)大學(xué)何予卿教授為這篇文章的共同通訊作者。*作者是張啟發(fā)與何予卿教授共同指導(dǎo)的博士生李一博。生物通 www.ebiotrade.com
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種子大小是一個非常重要的產(chǎn)量性狀、外觀品質(zhì)性狀、作物馴化和人工育種的靶性狀。多年來，科學(xué)家們一直致力于尋找控制粒重即種子大小的關(guān)鍵基因，以往已經(jīng)克隆出的GS3、GW2和qSW5粒形基因均與粒形呈負(fù)相關(guān)，即較高的基因表達(dá)水平，種子大小反而隨之下降。生物通 www.ebiotrade.com
在新研究中，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)研究人員克隆并鑒別了的一個種子大小的正調(diào)控因子GS5。研究人員證實較高的GS5表達(dá)水平可能參與促進(jìn)細(xì)胞周期循環(huán)，加快細(xì)胞循環(huán)進(jìn)程，從而促進(jìn)水稻穎殼細(xì)胞的橫向分裂，進(jìn)而增大穎殼的寬度，繼而加快谷粒的充實和胚乳的生長速度，zui終增大種子的大小以及增加谷粒的重量和單株產(chǎn)量。大量的研究表明，在除了谷粒大小目標(biāo)性狀有差異，而遺傳背景*相同的兩個遺傳材料中，谷粒大的材料比谷粒小者含有較高GS5基因表達(dá)，大粒比小粒寬了8.7%、千粒重增加了7.0%、單株產(chǎn)量提高了7.4％。
隨后他們又對來自亞洲不同地區(qū)的51份水稻品系進(jìn)行GS5啟動子比較測序，發(fā)現(xiàn)GS5在自然界主要有3種不同的組合方式，分別是GS5大粒單倍型、GS5中粒單倍型和GS5小粒單倍型，正好對應(yīng)不同品系寬、中等寬和窄粒形等3組不同粒寬的性狀。其中，GS5小粒單倍型是野生型，而GS5大粒單倍型是水稻馴化和育種過程中功能獲得性的突變型。啟動子鑲嵌轉(zhuǎn)化分析進(jìn)一步表明，上述突變型的形成，取決于GS5啟動子的自然變異。因此，GS5在水稻人工馴化和育種過程中起到了重要作用，并對水稻種子大小的遺傳多樣性貢獻(xiàn)很大。 生物通 www.ebiotrade.com
粒形作為水稻產(chǎn)量和外觀品質(zhì)的重大農(nóng)藝性狀，新研究為作物高產(chǎn)育種提供了具有自主知識產(chǎn)權(quán)和重要應(yīng)用前景的新基因，為闡明作物產(chǎn)量和種子發(fā)育的分子遺傳調(diào)控機理提出了新見解。
張啟發(fā)院士課題組長期致力于水稻基因組研究，旨在通過植物基因組分析、重要基因的分離克隆、雜種優(yōu)勢的遺傳和分子基礎(chǔ)、作物品種資源的分子評估及應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行水稻改良。其課題組早在1997年就開始了對控制水稻粒形基因的研究，并且在2006年找到了控制水稻粒形的基因GS3。2008年再度發(fā)現(xiàn)并成功克隆的一個同時控制水稻株高、抽穗期和每穗粒數(shù)的基因Ghd7。張啟發(fā)院士課題組長期以來對于GS5及以前克隆的Ghd7等一大批基因的研究，為通過生物技術(shù)進(jìn)行改良來提高產(chǎn)量提供了新的可能。