《中国科学院等单位揭示HAN1基因自然突变提高水稻抗寒特性》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: zhangyi8606
  • 发布时间:2019-02-26
  • 近日,PNAS在线发表中国科学院亚热带农业生态研究所、华中农大及湖南杂交水稻研究中心等单位合作的题为“Natural variation in the HAN1 gene confers chilling tolerance in rice and allowed adaptation to a temperate climate”的研究论文,该研究发现了HAN1基因的自然变异增加植物的抗寒特性。袁隆平院士和陈彩艳研究员为该论文共同通讯作者。

    本研究在水稻中克隆并鉴定了抗寒性的数量性状位点(QTL)基因HAN1,HAN1编码一种氧化酶,可催化具有活性的jasmonoyl-L-isoleucine(JA-Il)转化为非活性的12-hydroxy-JA-Ile(12OH-JA-Ile) ,进而调控JA介导的低温反应。进一步研究表明,在驯化过程中,籼稻和粳稻的HAN1自然变异发生了分化。在两种粳稻生态型分化过程中,一个来自温带粳稻的特异等位基因在HAN1启动子中获得了一个MYB顺式元件,增强了温带粳稻的抗寒性,使其能够适应温带气候。

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    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:zhangyi8606
    • 发布时间:2018-09-17
    •   水稻株型是决定水稻产量的主要因素之一,塑造水稻理想株型是提高水稻产量的重要途径。IPA1(Ideal Plant Architecture 1)是此前克隆的调控水稻理想株型形成的主效基因,编码一个含有SBP-box结构域的转录因子,调控多个生长发育过程,其功能获得性突变体具有无效分蘖少、茎秆粗壮抗倒伏、穗大粒多产量高等优异农艺性状(Jiao et al., Nat Genet, 2010),该基因已应用于培育“嘉优中科”系列水稻新品种。   传统观点认为,植物抗病与产量之间存在此消彼长的关系,犹如鱼与熊掌不可兼得。最近在理想株型水稻高产与抗病协同调控机制的研究中取得突破性进展,揭示IPA1既能提高水稻产量又能增强对稻瘟病抗性的调控新机制。研究发现IPA1的磷酸化修饰是平衡产量与抗性的关键调节枢纽。通常情况下,IPA1结合DEP1等穗发育相关基因的启动子,促进其表达,调控水稻理想株型的建成与水稻产量;受稻瘟病菌诱导后,IPA1发生磷酸化修饰并改变其与DNA序列的结合特性,使得IPA1结合抗病相关基因WRKY45的启动子,促进其表达,增强免疫反应,提高抗病性。这一机理使得在含有IPA1的功能获得性基因型的水稻中,产量和稻瘟病抗性同时得到提高。该研究首次发现IPA1是同时增加作物产量并提高抗性的单个基因,打破了单个基因不可能同时实现增产和抗病的传统观点,为高产高抗育种提供了重要理论基础和实际应用新途径。   这一研究成果于9月7日在《科学》(Science)杂志在线发表(DOI: 10.1126/science.aat7675),研究论文题目为A single transcription factor promotes both yield and immunity in rice。四川农业大学副研究员王静、硕士研究生周练、石辉、美国戴维斯分校博士Mawsheng Chern和中国科学院遗传与发育生物学研究所副研究员余泓为该论文第一作者;四川农业大学研究员陈学伟、中国科学院遗传发育所研究员李家洋和四川农业大学副研究员王静为论文通讯作者。该项目受到国家自然科学基金委、教育部和科技部等的经费资助。
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    • 来源专题:转基因动植物新品种培育
    • 编译者:dingqian
    • 发布时间:2016-10-27
    • 中国科学院技术生物所和地方种业公司共同选育出的“脆秆”水稻新品种科辐粳7号,近日通过安徽省种子管理总站组织专家完成的收获期脆秆特性鉴定。专家组认为,这一水稻新品种不但秸秆易粉碎、适合还田,还兼具丰产、抗病虫和“脆而不倒”的特性。 来自农学、栽培、土壤、农业机械等领域权威专家近日在安徽怀远县龙亢农场,考察了科辐粳7号及对比一般品种天协1号的实验示范田。两品种均处黄熟期,生长正常,无病虫害发生。对比发现,科辐粳7号秸秆刚性较强、折断相对较脆,田间生长整齐一致无倒伏。现场利用奇瑞重工“谷王”收割机(已卸载粉碎装置)进行田间收割作业显示,科辐粳7号秸秆粉碎效果好,长度10厘米以下的秸秆占六成左右,是天协1号的4倍多。 许多地方仍然被秸秆还田难题困扰。农业专家表示,由于茬口紧、秸秆不易粉碎,农民只能一烧了之。中国科学院技术生物所专家通过离子辐照诱变技术研发了脆秆水稻。近年来,他们不断通过广泛筛选不同抗折力的水稻突变体,育成前期不脆、成熟期表现茎秆脆性、脆而不倒的新品种科辐粳7号,并在一些农业大县开展了农田试种。 农田种植情况显示,科辐粳7号具有优良的农艺生产性状,正常栽培条件下亩产可达600公斤左右,对稻瘟病表现抗性好,米质优。由于秸秆木质纤维素变化,其秸秆降解时间比正常水稻秸秆缩短约1/4。此外,作为牛羊等反刍动物饲料,脆秆水稻秸秆纤维素减少,营养价值高、口感好、易消化,拓宽了秸秆的利用途径。 目前科辐粳7号正参加安徽省农委品种审定绿色通道,在全省多地进行产量比较试验、抗病虫鉴定和生产试验示范,旨在更全面评价该品种的丰产性、抗逆性、品质、脆秆和抗倒伏性能,为早日进入规模化生产奠定基础。