新華社上海４月９日電（記者 仇逸）中科院上海生科院植物生理生態(tài)所、植物分子遺傳國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室林鴻宣研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究組，在水稻產(chǎn)量相關(guān)功能基因研究上取得突破性進(jìn)展，成功克隆了控制水稻粒重的數(shù)量性狀基因ＧＷ２，并深入闡明了相關(guān)的生物學(xué)功能和作用機(jī)理，顯示這一基因在高產(chǎn)分子育種中具有應(yīng)用前景。相關(guān)論文已于４月８日在線發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)遺傳學(xué)雜志《自然·遺傳學(xué)》（《Nature Genetics》）。
遺傳改良或基因工程是提高作物產(chǎn)量的有效手段之一。尋找與高產(chǎn)相關(guān)的功能基因?qū)λ靖弋a(chǎn)育種具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。粒重是決定水稻產(chǎn)量的要素之一，它是由多個(gè)基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀，相關(guān)分子遺傳調(diào)控機(jī)理還不清楚。
林鴻宣研究員指導(dǎo)博士生宋獻(xiàn)軍和黃巍等經(jīng)過(guò)多年的潛心研究，成功克隆了控制水稻粒重的數(shù)量性狀基因ＧＷ２。大量翔實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ＧＷ２作為一個(gè)新的Ｅ３泛素連接酶，可能參與了降解促進(jìn)細(xì)胞分裂的蛋白，從而調(diào)控水稻谷殼大小、控制粒重以及產(chǎn)量；當(dāng)ＧＷ２的功能缺失或降低時(shí)，基因降解可能與細(xì)胞分裂相關(guān)蛋白的能力下降，從而加快細(xì)胞分裂，增加谷粒谷殼的細(xì)胞數(shù)目，進(jìn)而顯著增加水稻谷粒的寬度、加快籽粒灌漿速度、增加粒重以及產(chǎn)量。
研究人員通過(guò)分子標(biāo)記選擇方法將大粒品種的ＧＷ２基因?qū)胄×Ｆ贩N中培育成新株系，分別收獲了種于大田的２５株。測(cè)定每株的產(chǎn)量，與小粒品種相比，新株系雖然每穗粒數(shù)有所減少，但由于粒重的明顯增加，最終引起單株產(chǎn)量顯著增加，顯示這個(gè)基因在高產(chǎn)育種中具有利用價(jià)值。增產(chǎn)效果有待于進(jìn)一步的小區(qū)試驗(yàn)考察和驗(yàn)證。研究成果為作物高產(chǎn)育種提供了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和重要應(yīng)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(diào)控機(jī)理提出了新見(jiàn)解。
《自然·遺傳學(xué)》雜志三位評(píng)審人對(duì)這項(xiàng)研究一致給予高度評(píng)價(jià)： “我們現(xiàn)在可以通過(guò)控制ＧＷ２的功能得到合適大小的水稻谷粒，在這一點(diǎn)上我相信這是一項(xiàng)在水稻產(chǎn)量育種史上有重要意義的工作”“有關(guān)該基因定位克隆、序列分析和轉(zhuǎn)基因表型鑒定以及Ｅ３泛素連接酶的功能實(shí)驗(yàn)是令人信服的”“這是一篇將引起遺傳工作者極大興趣的力作，該論文通過(guò)大量而深入的實(shí)驗(yàn)包括基因定位克隆、基因結(jié)構(gòu)分析、功能和表型鑒定等證明該基因控制水稻谷粒大小，為作物種子的遺傳調(diào)控機(jī)理研究提出了有價(jià)值的見(jiàn)解?！?/p>
