正调控水稻种子大小、粒重和产量的GS5基因克隆与功能研究

 主持单位：华中农业大学    主持人：何予卿

　　经过近10年的研究，由华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室张启发院士领衔的水稻国家创新团队，成功的克隆了调控水稻粒重的数量性状基因GS5，相关论文已于12月1日正式发表于《自然-遗传学》杂志。

　　论文的第一作者李一博是该团队张启发与何予卿教授共同指导的博士研究生。种子大小是水稻非常重要的产量和外观品质性状，也是作物驯化和人工育种的重要性状之一。多年来，科学家们一直致力于寻找控制种子大小的关键基因，已克隆的GS3、GW2和qSW5粒形基因均与粒形呈负相关，即较高的基因表达水平，种子粒型反而是变小的。此次华中农业大学水稻团队克隆的GS5是一个种子大小的正调控因子，较高的GS5表达可能参与促进细胞周期循环，加快细胞循环进程，从而促进水稻颖壳细胞的横向分裂，进而增大颖壳的宽度，加快谷粒的充实和胚乳的生长速度，最终增大种子的大小并增加谷粒的重量和单株产量。研究表明，谷粒大的材料比谷粒小者含有较高GS5基因表达，大粒比小粒增宽8。7%、粒重增加7.0%、单株产量提高了7.4％。小粒到大粒的驯化是GS5启动子的自然变异的结果。因此，GS5在水稻人工驯化和育种过程中起到了重要作用，并对水稻种子大小的遗传多样性贡献很大。

　　该研究为作物高产育种提供了具有自主知识产权和重要应用前景的新基因，为阐明作物产量和种子发育的分子遗传调控机理提出了新见解。

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