記者22日從揚(yáng)州大學(xué)獲悉，該校農(nóng)學(xué)院劉巧泉教授課題組通過編輯啟動子和葉片特異超量表達(dá)的方式，對水稻GWD1基因功能進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)了該基因是改良水稻農(nóng)藝性狀、提升水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵基因。

該項目負(fù)責(zé)人李錢峰介紹，源庫關(guān)系是決定作物整體農(nóng)藝性狀的核心?？寺『丸b定參與源庫動態(tài)調(diào)控的關(guān)鍵基因是提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵。然而，目前在水稻中發(fā)現(xiàn)的具有潛在應(yīng)用價值的源基因還很少。葡聚糖水二激酶1(Glucan，Water-Dikinase1，GWD1)在源組織瞬時淀粉降解途徑的第一步發(fā)揮關(guān)鍵作用的酶，能夠催化α-葡聚糖、ATP與水反應(yīng)生成α-葡聚糖磷酸單酯、AMP和正磷酸鹽。GWD1在植物中廣泛存在，但目前有關(guān)其進(jìn)化途徑和酶的功能，大部分仍然未知。

“我們研究團(tuán)隊使用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)對水稻GWD1基因的啟動子區(qū)域進(jìn)行修飾，對獲得的GWD1突變體植株進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)啟動子發(fā)生編輯后，GWD1基因表達(dá)下調(diào)，這對水稻的生長發(fā)育沒有明顯影響，但對其籽粒透明度和種子萌發(fā)有一定的影響。有意思的是，使用Osl2啟動子在葉片中特異性超表達(dá)GWD1基因后，水稻的產(chǎn)量、粒形、稻米品質(zhì)、種子萌發(fā)和抗逆性等多個關(guān)鍵性狀均得到顯著改善。”李錢峰說。

李錢峰告訴記者，該研究結(jié)果表明，GWD1不僅參與了源組織(如葉片)中的瞬時淀粉降解過程，在種子這一庫組織中也發(fā)揮著重要的作用。這使得GWD1可以成為利用生物技術(shù)協(xié)同提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的理想靶基因。未來通過與良種、良法和先進(jìn)裝備技術(shù)融合，將有效改變水稻生產(chǎn)現(xiàn)狀，促進(jìn)水稻走向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。

關(guān)鍵詞： 水稻產(chǎn)量 關(guān)鍵基因 農(nóng)藝性狀 揚(yáng)州大學(xué)