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《中国科学家发现杂交稻稳产高产基因》

  • 来源专题：中国科学院文献情报生命健康领域集成服务门户
  • 编译者： 王跃
  • 发布时间：2020-04-02

  • 3月28日，中国农业科学院水稻研究所、深圳农业基因组研究所与中国科学院遗传与发育生物学研究所的研究团队，合作发现了杂交稻一个“绿色革命”基因（赤霉素合成基因SD1）的伴侣基因（独脚金内酯合成基因HTD1HZ），该伴侣基因决定了杂交稻稳产高产的性能。20世纪50至60年代，育种学家利用“矮化基因”改良水稻、小麦等作物株型，培育高产品种，被称为“绿色革命”。该研究发现，我国超级稻父本品种“华占”含有“独脚金内脂合成基因”的新等位基因HTD1HZ，能够有效增加水稻茎枝数和产量。相关研究成果发表于《分子植物》期刊。

  • 原文来源：;http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2020/3/354213.shtm
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相关报告

  • 《中国科学家率先发现水稻自私基因》
    • 来源专题：转基因生物新品种培育
    • 编译者：zhangyi8606
    • 发布时间：2018-06-15
    • 由中国农业科学院副院长万建民院士领衔的科研团队，在世界上率先发现了水稻自私基因，并由此破解水稻杂种不育的机理。这是科学史上植物自私基因首次被发现，证实了植物界同样存在不符合孟德尔遗传规律的非经典遗传现象。相关研究成果近日在线发表于国际权威学术期刊《科学》上。 万建民介绍，所谓自私基因，是指双亲杂交后，父本或母本中能控制其自身的DNA片段优先遗传给后代的、具有自私性质的基因；这不符合经典的“父、母基因均匀传递”的孟德尔遗传规律。2017年，《科学》曾报道小鼠和线虫自私基因的非孟德尔遗传现象，但植物中的相关报道迄今尚未见到。 万建民表示，籼稻和粳稻杂交比目前的杂交稻能进一步提高单产15%—30%，但籼粳杂种会有近50%不结实，使其增产潜力严重受限。为此，万建民团队以亚洲栽培稻粳稻品种和南方野生稻为研究材料，系统解析了野生稻与栽培稻间杂种不育问题和遗传特性：其不育性受水稻自私基因位点qhms7的控制，并发现其包含三个紧密连锁的基因ORF1、ORF2和ORF3。其中ORF1基因功能未知；ORF2基因的毒性蛋白起杀配子作用；而ORF3基因的解毒蛋白则保护配子，使携带ORF3基因的花粉可育。这就破解了自私基因在维持植物基因组的稳定性和促进新物种的形成中的分子机制，探讨了毒性—解毒分子机制在水稻杂种不育上的普遍性。在此基础上，可利用基因编辑技术对具毒性功能的自私基因进行编辑删除，创制能实现籼粳杂种优势的水稻新品种。
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  • 《科学家破解水稻杂种优势基因》
    • 来源专题：转基因生物新品种培育
    • 编译者：liuxiaoling01
    • 发布时间：2019-08-08
    • 　　7月5日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所国家基因研究中心韩斌研究组与上海师范大学黄学辉研究组、中国水稻所和福建农科院合作在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上发表了题为Dissecting a heterotic gene through GradedPool-Seq mapping informs a rice-improvement strategy 的研究论文。该研究开发了一种新的数量性状（QTL）定位方法，并快速克隆到水稻产量性状杂种优势基因GW3p6（OsMADS1），为杂种优势育种和品种改良提供了新的策略。 　　杂种优势育种极大地提高了粮食产量，为解决粮食危机做出了巨大贡献。该研究组之前的工作已经揭示了水稻产量相关的杂种优势遗传机制：杂种优势的遗传机制不是由于双亲基因“杂”产生的超显性互作效应，而是主要基于双亲优良基因以显性和不完全显性的聚合效应。然而，与水稻产量杂种优势相关的优良基因所知甚少，之前尚没有水稻杂种优势基因（Heterotic gene）或QTL被克隆，其中一部分原因就是克隆杂种优势基因非常耗时耗力。 　　韩斌研究组以此为出发点，开发了一套新的数量性状基因定位方法—GradedPool-Seq（GPS）。该方法基于F2样品材料混合池测序的策略，直接从表型差异大的双亲F2后代中精确定位基因。该方法不仅提高了定位基因的分辨率，而且大幅度降低了成本。通过该方法，成功在多套杂交稻群体中定位到已知与未知的杂种优势相关基因，并且在“广两优676”杂交稻F2群体中定位到与千粒重相关的杂种优势基因GW3p6。进一步图位克隆发现来自于雄性不育系（母本）中的GW3p6是OsMADS1的等位基因，并且GW3p6剪切方式的改变造成粒重与产量的增加。通过构建近等基因系发现，GW3p6显著提高水稻产量、增加粒重和粒长，但是不影响其他农艺性状。同时将GW3p6与另一个分蘖相关杂种优势基因PN3q23聚合，进一步提高了水稻产量。这些结果证明在自交系中聚合优良的纯合型杂种优势基因，可以不通过培育杂交稻的方式，同样实现杂种优势类似的产量增加。另外GPS方法与该研究也为杂种优势育种以及品种改良提供了新的高效设计育种思路。 　　分子植物卓越中心博士生王长盛和唐诗灿为该论文的共同第一作者，韩斌与黄学辉为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和中国科学院先导B项目的资助。
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