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qiusuo鐵桿木蟲 (著名寫手)
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我國科學家成功克隆出正調控水稻粒重的GS5基因 已有1人參與
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作物遺傳改良國家重點實驗室張啟發(fā)院士領銜的水稻國家創(chuàng)新研究團隊,日前成功克隆了正調控水稻粒重的數(shù)量性狀基因GS5,進一步的功能研究顯示,該基因在高產(chǎn)分子育種中具有廣闊的應用前景。相關論文已于10月23日在線發(fā)表于國際頂級遺傳學雜志《自然-遺傳學》(《Nature Genetics》)。2008年,該團隊曾在該雜志撰文,報告發(fā)現(xiàn)了一個可以同時控制水稻植株高矮、抽穗期和每穗粒數(shù)的Ghd7基因。 論文的第一作者是該團隊張啟發(fā)與何予卿教授共同指導的博士生李一博。 種子大小是一個非常重要的產(chǎn)量性狀、外觀品質性狀、作物馴化和人工育種的靶性狀。多年來,科學家們一直致力于尋找控制粒重即種子大小的關鍵基因,以往已經(jīng)克隆出的GS3、GW2和qSW5粒形基因均與粒形呈負相關,即較高的基因表達水平,種子大小反而隨之下降。經(jīng)過近10年的研究,華中農(nóng)業(yè)大學團隊此次克隆的GS5卻是一個種子大小的正調控因子,其較高的GS5表達水平可能參與促進細胞周期循環(huán),加快細胞循環(huán)進程,從而促進水稻穎殼細胞的橫向分裂,進而增大穎殼的寬度,繼而加快谷粒的充實和胚乳的生長速度,最終增大種子的大小以及增加谷粒的重量和單株產(chǎn)量。大量的研究表明,在除了谷粒大小目標性狀有差異,而遺傳背景完全相同的兩個遺傳材料中,谷粒大的材料比谷粒小者含有較高GS5基因表達,大粒比小粒寬了8.7%、千粒重增加了7.0%、單株產(chǎn)量提高了7.4%。 據(jù)李一博介紹,他們對來自亞洲不同地區(qū)的51份水稻品系進行GS5啟動子比較測序,發(fā)現(xiàn)GS5在自然界主要有3種不同的組合方式,分別是GS5大粒單倍型、GS5中粒單倍型和GS5小粒單倍型,正好對應不同品系寬、中等寬和窄粒形等3組不同粒寬的性狀。其中,GS5小粒單倍型是野生型,而GS5大粒單倍型是水稻馴化和育種過程中功能獲得性的突變型。啟動子鑲嵌轉化分析進一步表明,上述突變型的形成,取決于GS5啟動子的自然變異。因此,GS5在水稻人工馴化和育種過程中起到了重要作用,并對水稻種子大小的遺傳多樣性貢獻很大。 作物產(chǎn)量是十分復雜的數(shù)量性狀,受各種因素影響,科學界以前普遍認為需要改變許多基因才能夠增加水稻產(chǎn)量,因此如何像控制諸如顏色等質量性狀一樣,利用生物技術改良提高產(chǎn)量一直是作物遺傳育種界的難題。GS5及以前克隆的Ghd7等一大批基因,對于通過生物技術進行改良來提高產(chǎn)量提供了新的可能。粒形作為水稻產(chǎn)量和外觀品質的重大農(nóng)藝性狀,該研究為作物高產(chǎn)育種提供了具有自主知識產(chǎn)權和重要應用前景的新基因,為闡明作物產(chǎn)量和種子發(fā)育的分子遺傳調控機理提出了新見解。 英國著名雜志《Nature》是世界上最早的國際性科技期刊,自1869年創(chuàng)刊以來,始終如一地報道和評論全球科技領域里最重要的突破!蹲匀唬z傳學》是英國Nature出版集團發(fā)行的自然系列雜志之一,每月一期,刊發(fā)遺傳學領域最重要的新成果和最高水平的學術論文。 http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.977.html |
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銅蟲 (小有名氣)
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