籽粒大小有奧秘？科學家發(fā)現(xiàn)谷子產(chǎn)量調控關鍵基因

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谷子是我國起源的特色雜糧作物，具有耐旱耐瘠薄的特點，是提高我國邊際土地利用效率的重要作物，也是C4禾本科的新興模式植物。粒重及籽粒大小是禾本科作物的重要性狀，直接影響作物的最終產(chǎn)量。發(fā)掘主效位點和可被育種利用的關鍵基因，對于探索作物高產(chǎn)育種的遺傳基礎具有重要意義。

近日，中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團隊運用谷子模式體系發(fā)現(xiàn)作物籽粒產(chǎn)量調控的關鍵基因SGD1，并解析了其調控禾谷類作物籽粒發(fā)育的分子機制，為提高禾谷類作物產(chǎn)量提供了理論基礎和基因資源。相關研究成果發(fā)表在《自然·通訊（Nature Communications）》上。

該科研團隊通過谷子突變體圖位克隆并解析發(fā)現(xiàn)，SGD1編碼一個泛素連接酶，能夠通過和油菜素內(nèi)酯信號受體互作，增強該信號通路的穩(wěn)定性進而調節(jié)植物細胞大小，影響谷子的株高、粒重和株型等多個關鍵農(nóng)藝性狀。該基因的優(yōu)異單倍型，能夠顯著提高谷子單株產(chǎn)量及谷瘟病抗性，且SGD1在水稻、小麥和玉米等禾谷類作物中具有保守的調控作物籽粒產(chǎn)量的功能。

谷子產(chǎn)量調控關鍵基因SGD1的鑒定及機制解析

中國工程院院士尹偉倫表示，該研究極大地促進了谷子作為基因功能研究模式作物的發(fā)展，為禾本科作物產(chǎn)量改良提供了重要的理論依據(jù)和全新的基因資源。這項具有重要理論創(chuàng)新與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應用價值的成果將成為谷子和禾谷類作物基礎研究領域的標志性成果。

“幾十年來，人們對調控籽粒大小相關基因的挖掘與功能研究付出了巨大的努力，但真正應用于品種改良的優(yōu)異基因資源仍然很少。”中國科學院院士錢前表示，本研究不論從生產(chǎn)應用上還是機理解析上都發(fā)揮了新興模式作物谷子應有的優(yōu)勢，筑起了作物基礎研究領域的新平臺，未來必將為保障國家糧食安全做出貢獻。

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員/先正達集團中國國創(chuàng)中心首席科學家認為，谷子SGD1新基因資源的發(fā)現(xiàn)，是相關領域的又一項突破性成果，為谷子和其他農(nóng)作物的產(chǎn)量和抗逆改良提供了重要的理論依據(jù)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應用亦有重大意義。（宋雅娟）