沈荣鑫/王海洋团队在水稻柱头外露率调控基因挖掘与利用方面取得重要进展

　　11月9日，华南农业大学生命科学学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室沈荣鑫/王海洋团队在植物学权威期刊《Plant Biotechnology Journal》（影响因子13.26，生物学一区）在线发表了题为 “Targeted manipulation of grain shape genes effectively improves outcrossing rate and hybrid seed production in rice” 的研究论文（论文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.13959）。

 

　　该研究提出了一种挖掘柱头外露基因的新策略，并鉴定到了三个调控柱头外露率的关键基因。在此基础上，开发了一种显著提高籼稻和粳稻的柱头外露率和杂交制种产量的有效策略。研究成果在解析水稻柱头外露率调控机制和培育高柱头外露率水稻不育系具有重要价值。华南农业大学沈荣鑫副教授和王海洋教授为论文通讯作者，硕士研究生朱薪宇、博士研究生苟亚军和衡月芹副教授为论文共同第一作者。

 

　　杂交水稻是水稻增产的最重要途径。在水稻杂交制种过程中，高柱头外露率的不育系是提高制种产量的关键。虽然已经报道了大量与柱头外露率相关的数量性状位点，但极少有基因被克隆和功能表征，严重阻碍了不育系柱头外露率的遗传改良和育种效率的提高。因此，挖掘水稻柱头外露率的关键调控基因对提高杂交水稻的制种产量具有重要价值。本研究提出了一种挖掘柱头外露新基因的有效策略，通过对已克隆的粒型基因的系统分析，鉴定到了调控柱头外露率的关键基因GS3、GW8和GS9。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了GS3、GW8和GS9的单突与多突变体，发现gs3/gw8/gs9显著提高籼稻和粳稻的柱头外露率（提升至50%以上）和杂交制种产量，且不影响水稻的生长发育与农艺性状，在杂交稻育种上具有重要的应用价值。研究还探究了突变体柱头外露率提高的细胞与分子基础。本研究为水稻柱头外露率调控机制的解析奠定了重要基础，为高柱头外露率不育系的培育提供了有效策略。该研究得到国家自然科学基金和广东省自然科学基金的资助。

 

　　文图/生命科学学院

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