中国科学家发现一水稻变异基因 可增产15%

作为地球上最重要的粮食作物之一，水稻的产量直接关系到地球近一半人口的衣食。增加水稻产量一直是许多农业科学家毕生的追求。

几天前，中国科学家发现，水稻的卷曲穗(FZP)基因在自然界发生了突变，可以显著增加每穗粒数，并略微降低每粒粒重，从而使水稻产量增加15%。

北京时间10月31日00: 00，上述研究论文在国际学术期刊《自然》的子公司《自然植物》在线发表。这项研究来自华中农业大学生命科学与技术学院教授邢永忠的研究团队。

邢永忠在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访时表示，水稻的卷曲圆锥花序(FZP)基因具有阻止腋芽分生组织形成和建立花分生组织的功能，与水稻产量密切相关。

邢永忠说，FZP是一个非常重要的发育基因，其编码的蛋白质不能改变。如果它改变了，水稻就不能结实。然而，水稻产量可以通过控制FZP的表达水平来控制。FZP有很强的功能，大米颗粒变大，颗粒数量变少。FZP的弱功能使得大米颗粒更小，颗粒数量更大。

邢永忠说，每穗粒数、穗数和千粒重决定每亩水稻产量，但增加每穗粒数是增加产量最有效的方法。FZP表达的变化同时精确地调节了每穗粒数和千粒重的变化。如何优化FZP的表达，从而优化两者之间的关系，实现水稻产量最大化，需要进一步研究。

邢永忠的研究小组发现，在亲本川7和浩博卡构建的群体中，通过基于图谱的克隆(基于图谱的克隆)，在亲本川7的FZP上游5.3kb处复制了18bp片段的转录沉默子，导致拷贝数变异(CNV)，命名为CNV-18bp，使亲本川7中的两个18bp片段连接在一起。

拷贝数是指生物体基因组中基因的数量。单一拷贝意味着生物体的基因组中只有一个基因，而许多指的是多个基因。拷贝数变异(CNV)是由基因组重排引起的，通常指长度超过1kb的基因组大片段拷贝数的增加或减少。

进一步研究发现，转录抑制剂OsBZR1与CGTG基因序列结合在CNV-18bp，从而抑制FZP的表达。具有两个18bp片段的FZP的表达低于单个拷贝的表达，因此穗分枝时间更长，产生更多的种子，并且种子略小。该小组通过研究发现，含有两个18bp片段的水稻1000粒重减少了约10%，每穗粒数增加了40%-50%。穗数没有显著差异，但水稻产量比只有一个18bp片段的水稻高15%。

事实上，在大多数水稻中只有一个18bp的片段。邢永忠的团队检查了500多种材料，发现只有少数东南亚品种，如印度和孟加拉国，有两个18bp的片段串联在一起。邢永忠说，这种变异发生在自然界。因此，分子标记辅助育种可以使这一优良等位基因在我国高产品种改良中发挥重要作用。

邢永忠对此非常有信心，他的团队正在利用这一优良的等位基因来改良中国水稻的骨干亲本。

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