水稻如何高效利用養分?我國科學家發現水稻高產重要基因

原標題:水稻如何高效利用養分?中國科學家發現水稻高產重要基因

新京報訊(記者 周懷宗 實習生 劉文婧)怎樣用有限的肥料,達到更高的產量?其實,水稻本身就有相關的基因,可以更高效地利用養分。

近日,記者從中國農科院獲悉,由水稻研究所水稻功能基因組學創新團隊研究揭示了受水稻進化選擇的養分高效主效基因SBM1影響水稻產量的機制。相關研究結果發表在《植物生物技術雜誌(Plant Biotechnology Journal)》上。

研究使用的水稻植株。中國水稻研究所供圖

近年來,由於水稻種植面積不斷減少與化肥過量投入,導致產量增加與資源消耗、環境污染之間的新矛盾日益突出,迫切需要進一步挖掘水稻高產潛力。

因此,有效篩選、鑒定水稻養分高效主效基因和新種質,是通過分子設計定向選育超級稻品種的必要途徑,也是解決當前矛盾的關鍵。

團隊利用兩系超級雜交稻「兩優培九」的親本93-11和PA64s雜交後代衍生的重組自交系群體,以及以日本晴為背景導入秈稻Kasalath目標染色體片段而衍生的近等基因系,完成了一個位於水稻第1染色體上的調控水稻生物量的主效QTL qSBM1的克隆。

經基因功能驗證表明:SBM1基因的功能下調會導致水稻株高、穗粒數、生物量和產量的增加。

通過對來自不同環境地域的不同類型水稻種質材料進行序列和表型分析,發現SBM1在不同水稻亞群間呈顯著的秈粳分化。其中,秈稻品種Kasalath所攜帶的SBM1類型為最有利基因型,單倍型可能最早起源於孟加拉國,能夠在低氮下表現較高的氮肥利用效率和穀粒產量,並且在水稻育種改良過程中受到選擇,具備明顯的育種應用潛力。

此外,還發現SBM1能夠與籽粒性狀調控相關的絲裂原活化蛋白激OsMPK6互作,並通過基因編輯技術證明了兩者對生物量和穗粒數都有調控作用。

據介紹,該研究為培育具有較高產量潛力和氮肥利用效率的環境友好型水稻品種提供了優異等位基因和理論依據。研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃和浙江省人才計劃的資助。

新京報記者周懷宗實習生劉文婧

編輯穆祥桐校對危卓

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