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Nat Genet:农科院与中科院学者揭示水稻粒长调控分子机制

摘要 : 中国农业科学院中国水稻研究所超级稻种质创新团队与中国科学院遗传与发育生物研究所等单位最新合作研究发现,水稻染色体拷贝数变异可调控水稻的粒长和品质,这为水稻粒形的分子设计、高产优质水稻新品种培育奠定了基础。

 中国农业科学院中国水稻研究所超级稻种质创新团队与中国科学院遗传与发育生物研究所等单位最新合作研究发现,水稻染色体拷贝数变异可调控水稻的粒长和品质,这为水稻粒形的分子设计、高产优质水稻新品种培育奠定了基础。7月6日,国际著名学术期刊《Nature Genetics》发表了这一成果。

粒形是衡量稻米外观品质的主要指标,也是影响水稻产量性状的重要因素。与绝大多数短圆状粳稻不同的是,美国长粒粳稻米粒细长有光泽。中国农科院等团队将美国长粒粳稻携带的粒长调控基因——GL7基因,精细定位在水稻7号染色体的一个区间内;进一步遗传学研究发现,大多数美国长粒粳稻品种中,GL7位点发生了DNA大片段串联重复。该基因组结构变异导致GL7基因表达量上升,临近负调控因子表达下调,引起粒长增加等,揭示了美国长粒粳稻粒长复杂而精确的遗传调控机制。将美国长粒粳稻GL7基因位点通过分子标记导入普通水稻品种中,可显著改善稻米外观、品质而不影响产量。

研究还发现,在粳稻中,与GL7临近的负调控因子能抑制GL7表达,因此,过表达GL7基因在籼稻中出现了比粳稻更明显的表型。通过对96个品种序列分析证实,“粤丰”等广东优质籼稻品种品质好的重要原因是由于其同时聚合了GL7和GS3优势位点。该结果为基因拷贝数变异如何在育种过程中被选择、利用提供了重要例证。

原文链接:

Copy number variation at the GL7 locus contributes to grain size diversity in rice

原文摘要:

Copy number variants (CNVs) are associated with changes in gene expression levels and contribute to various adaptive traits. Here we show that a CNV at the Grain Length on Chromosome 7 (GL7) locus contributes to grain size diversity in rice (Oryza sativa L.). GL7 encodes a protein homologous to Arabidopsis thaliana LonGIFOLIA proteins, which regulate longitudinal cell elongation. Tandem duplication of a 17.1-kb segment at the GL7 locus leads to upregulation of GL7and downregulation of its nearby negative regulator, resulting in an increase in grain length and improvement of grain appearance quality. Sequence analysis indicates that allelic variants of GL7and its negative regulator are associated with grain size diversity and that the CNV at the GL7 locus was selected for and used in breeding. Our work suggests that pyramiding beneficial alleles of GL7and other yield- and quality-related genes may improve the breeding of elite rice varieties.

来源: Nature Genetics 浏览次数:0

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