記者昨日獲悉，福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物分子設(shè)計(jì)育種科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所、廈門大學(xué)和崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室等單位，基于水稻超級(jí)泛基因組挖掘出了調(diào)控耐熱和產(chǎn)量一因多效的新基因TTL1。
相關(guān)研究論文近日在植物學(xué)綜合性學(xué)術(shù)期刊《植物學(xué)報(bào)》上在線發(fā)表。
全球溫室效應(yīng)導(dǎo)致的極端高溫天氣現(xiàn)象，給糧食安全和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。作為世界上最主要的糧食作物之一，水稻容易受到高溫的影響，造成歉收或絕收。鑒于惡劣高溫天氣劇變對水稻生產(chǎn)的巨大影響，挖掘調(diào)控水稻耐熱同時(shí)兼顧產(chǎn)量的優(yōu)異基因資源具有重要意義。
“超級(jí)泛基因組是整合了稻屬群體水平的高質(zhì)量基因組序列，提供了更全面的遺傳變異信息。我們利用全球水稻微核心種質(zhì)資源構(gòu)建的水稻超級(jí)泛基因組結(jié)合多組織轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)解析了一個(gè)同時(shí)控制熱響應(yīng)和粒長的數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL），并成功克隆到一個(gè)具有一因多效性的基因TTL1?！备＝ㄊ∞r(nóng)業(yè)科學(xué)院王鋒研究員說。
據(jù)了解，TTL1的功能缺失增強(qiáng)了水稻對熱脅迫的耐受性并增大粒型提高了產(chǎn)量。對現(xiàn)有水稻種質(zhì)的基因組進(jìn)化分析表明，TTL1在秈稻和粳稻亞種的馴化過程中受到選擇，對其他主要的耐熱性調(diào)控因子和粒型基因具有加性效應(yīng)，攜帶TTL1優(yōu)異單倍型和目前克隆到的耐熱基因優(yōu)異單倍型組合更加耐熱。
王鋒說，TTL1基因的發(fā)現(xiàn)為改良水稻的耐熱性提供了新的位點(diǎn)。利用TTL1基因可以開展針對高溫脅迫的分子設(shè)計(jì)育種，培育出更耐熱的水稻品種。這有助于解決全球氣候變化帶來的高溫造成水稻產(chǎn)量和品質(zhì)降低的問題。同時(shí)，TTL1基因具備高產(chǎn)量特征，且和其他產(chǎn)量主效基因具有累加效應(yīng)。通過分子標(biāo)記聚合這些位點(diǎn)可改良水稻的產(chǎn)量，提高農(nóng)田的生產(chǎn)效益。
據(jù)介紹，TTL1基因同時(shí)兼顧耐熱與產(chǎn)量特性，為水稻分子設(shè)計(jì)育種提供優(yōu)異基因資源。而隨著基因組編輯技術(shù)的發(fā)展，研究人員可以利用CRISPR/Cas9等工具，直接對TTL1基因進(jìn)行精確的編輯和改良，加速培育出具有耐熱性和高產(chǎn)量特征的新品種，從而應(yīng)對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，提高水稻的產(chǎn)量和適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)更高效、可持續(xù)的水稻育種和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
