本报讯 (记者黄哲雯)记者从中国农科院获悉,其旗下水稻研究所超级稻种质创新团队与中国科学院遗传与发育生物研究所等单位最新合作研究发现,水稻染色体拷贝数变异可调控水稻的粒长和品质,为水稻粒形的分子设计和高产优质水稻新品种培育奠定了基础。
水稻粒形是衡量稻米外观品质的主要指标,同时也是影响水稻产量性状的重要因素之一,因此成为重要的水稻育种农艺性状。不同消费者对于谷物形状的偏好也有很大不同。近年来随着稻米市场的开放,对优质米的要求不仅要求口味适合,而且要求外形美观。因此,如何改良稻米的外观品质,提高稻米的商品价值,成为育种家和稻米生产企业的共同目标。
与绝大多数圆粒粳稻不同的是,美国长粒粳稻米粒细长有光泽,对其粒形调控基因的克隆和功能研究有助于高产优质水稻新品种的培育。研究团队通过精细定位,将美国长粒粳稻携带的粒长调控基因——GL7基因位点定位在水稻7号染色体上一个20.4kb的区间内。进一步的遗传学研究发现,在大多数美国长粒粳稻品种中,GL7位点发生了17.1kb的DNA 大片段串联重复,这一基因组结构变异导致了GL7基因表达量的上升,同时还引起了其临近的负调控因子表达的下调,引起粒长增加,垩白度和垩白率降低,从而显著改善稻米外观品质,揭示了美国长粒粳稻粒长复杂而精确的遗传调控机制。
有趣的是,研究发现美国长粒粳稻品种曾被引入日本,但是通过遗传交换丢失该区域17.1kb 的串联重复序列的品种(如关东146等)表现出短圆粒的表型,而我国广东的优质籼稻品种(粤丰等)品质好的重要原因是由于其同时聚合了GL7和GS3优势位点。这一结果揭示了调控水稻重要农艺性状的基因拷贝数变异如何在育种过程中被选择和利用提供了重要例证。