光明网 籽粒大小有奥秘科学家发现谷子产量调控关键基因

光明网 籽粒大小有奥秘科学家发现谷子产量调控关键基因

谷子是我国起源的特色杂粮作物,具有耐旱耐瘠薄的特点,是提高我国边际土地利用效率的重要作物,也是C4禾本科的新兴模式植物。粒重及籽粒大小是禾本科作物的重要性状,直接影响作物的最终产量。发掘主效位点和可被育种利用的关键基因,对于探索作物高产育种的遗传基础具有重要意义。

近日,中国农业科学院作物科学研究所特色农作物优异种质资源发掘与创新利用团队运用谷子模式体系发现作物籽粒产量调控的关键基因SGD1,并解析了其调控禾谷类作物籽粒发育的分子机制,为提高禾谷类作物产量提供了理论基础和基因资源。相关研究成果发表在《自然·通讯(Nature Communications)》上。

该科研团队通过谷子突变体图位克隆并解析发现,SGD1编码一个泛素连接酶,能够通过和油菜素内酯信号受体互作,增强该信号通路的稳定性进而调节植物细胞大小,影响谷子的株高、粒重和株型等多个关键农艺性状。该基因的优异单倍型,能够显著提高谷子单株产量及谷瘟病抗性,且SGD1在水稻、小麦和玉米等禾谷类作物中具有保守的调控作物籽粒产量的功能。

谷子产量调控关键基因SGD1的鉴定及机制解析

 

中国工程院院士尹伟伦表示,该研究极大地促进了谷子作为基因功能研究模式作物的发展,为禾本科作物产量改良提供了重要的理论依据和全新的基因资源。这项具有重要理论创新与农业生产应用价值的成果将成为谷子和禾谷类作物基础研究领域的标志性成果。

“几十年来,人们对调控籽粒大小相关基因的挖掘与功能研究付出了巨大的努力,但真正应用于品种改良的优异基因资源仍然很少。”中国科学院院士钱前表示,本研究不论从生产应用上还是机理解析上都发挥了新兴模式作物谷子应有的优势,筑起了作物基础研究领域的新平台,未来必将为保障国家粮食安全做出贡献。

中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员/先正达集团中国国创中心首席科学家认为,谷子SGD1新基因资源的发现,是相关领域的又一项突破性成果,为谷子和其他农作物的产量和抗逆改良提供了重要的理论依据,对农业生产应用亦有重大意义。

(单位: 中国农业科学院作物科学研究所)