穗數(shù)、每穗粒數(shù)、粒重，這是決定水稻產(chǎn)量的三個(gè)核心要素。然而，這些性狀通常會(huì)相互制約，優(yōu)異性狀往往難以兼得。我國科學(xué)家日前揭示了水稻穗重和穗數(shù)之間相互制約的分子機(jī)制，從而為打破這種制約關(guān)系提供了一種可行方法，為突破水稻產(chǎn)量瓶頸提供了新的遺傳資源與研究思路。
該研究由中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋團(tuán)隊(duì)完成，相關(guān)成果21日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·生物技術(shù)》發(fā)表。
“不同農(nóng)藝性狀之間常常存在一種此消彼長的權(quán)衡效應(yīng)，如植物高產(chǎn)與抗病、高產(chǎn)與高品質(zhì)的負(fù)相關(guān)性等，使得這些優(yōu)異性狀難以兼得?！蔽恼碌谝蛔髡?、中科院遺傳發(fā)育所副研究員宋曉光說，水稻是最重要的主糧作物之一，打破產(chǎn)量性狀之間的負(fù)相關(guān)，對(duì)于突破水稻產(chǎn)量瓶頸、維護(hù)糧食安全具有重要意義。
IPA1是此前李家洋團(tuán)隊(duì)鑒定到的一個(gè)水稻株型調(diào)控的主效基因，可用于調(diào)控水稻多方面生長發(fā)育過程，對(duì)抗病性和環(huán)境適應(yīng)性也有重要調(diào)控作用，已廣泛應(yīng)用于優(yōu)良水稻品種的培育。但I(xiàn)PA1是一個(gè)典型的多效性基因，在增大穗部的同時(shí)會(huì)使分蘗數(shù)降低，限制了其增加水稻產(chǎn)量的潛力。
在此項(xiàng)最新研究中，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制出大量IPA1順式調(diào)控區(qū)平鋪刪除的基因編輯材料，并從中發(fā)掘出了可以同時(shí)提高穗重和穗數(shù)的編輯材料IPA1-Pro10，該編輯材料還同時(shí)具有株高變高、莖稈和根系粗壯的表型。經(jīng)田間小區(qū)測(cè)產(chǎn)鑒定，IPA1-Pro10與對(duì)照品種中花11相比能夠增產(chǎn)15.9%。該研究還進(jìn)一步闡明了IPA1順式調(diào)控區(qū)調(diào)控穗部表型的分子機(jī)制。
“該研究成功實(shí)現(xiàn)了水稻產(chǎn)量關(guān)鍵要素間負(fù)相關(guān)性的解除，為通過創(chuàng)制全新遺傳資源打破水稻產(chǎn)量瓶頸提供了有效策略?！蔽恼峦ㄓ嵶髡?、中科院遺傳發(fā)育所研究員余泓說，未來對(duì)作物核心基因順式調(diào)控區(qū)的系統(tǒng)功能挖掘，有望為突破現(xiàn)有作物育種瓶頸提供新的分子機(jī)制與遺傳資源。
