华中农业大学学者发现一水稻增产重要基因

        华中农业大学邢永忠教授课题组挖掘到一个水稻的重要增产基因GY3，该基因通过调控细胞分裂素的合成，可显著增加水稻每穗粒数，将小区产量提高7%~15%，为水稻高产育种提供了重要的基因资源。团队利用籼稻品种特青和粳稻品种02428构建的高级遗传群体克隆了产量基因GY3，发现粳稻来源的GY3为优良等位基因，具有增产效应。团队在粳稻GY3启动子区域鉴定到一个反转座子插入，该反转座子的插入增强了GY3启动子区域的表观修饰，降低GY3表达量，从而增加每穗粒数和谷物产量。通过体内体外实验，进一步证明了GY3参与了细胞分裂素的“两步法”合成，敲除或者抑制GY3的表达，可减少细胞分裂素合成前体底物的无效消耗，提高体内活性细胞分裂素含量，从而增加水稻产量。通过对GY3启动子区域序列分析，研究发现，大部分粳稻（98%）和少部分籼稻（21%）携带优良GY3等位基因，而当前推广的籼稻品种绝大多数不具有GY3增产等位基因，这也表明，GY3在籼稻育种中还没有被育种家利用。团队将GY3优良等位基因导入93-11等4个籼稻恢复系后，发现改良的恢复系小区产量提高9.1%~16.3%。利用这些改良恢复系配制的杂交种，也比原始杂种小区产量提高7.4%~15.4%。这些结果表明，GY3可作为籼稻高产育种的重要基因，有望推动籼稻品种产量的大幅度提升。相关研究成果发表于《自然-遗传学》。