读创/深圳商报记者 张妍 通讯员 商连光 赵华
上世纪50至60年代,育种专家利用“矮化基因”SD1DGWG,使水稻秆由“高”变“矮”,从而掀起“绿色革命”,解决了多个发展中国家粮食自给问题。原来在“绿色革命”中,并不只有“矮化基因”独自在“战斗”,与它并肩作战的还有一位“伴侣”基因HTD1HZ,这种独脚金内酯合成基因的有利等位变异在同样被选择和广泛应用。
论文截图
日前,中国科学院院士、中国农科院深圳农业基因组所研究员钱前,研究员熊国胜与中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究院李家洋团队在在《分子植物(Molecular Plant)》在线发表题为《独脚金内酯合成基因助力水稻绿色革命》论文(“A strigolactones biosynthesis gene contributed to the Green Revolution in rice”)。该研究发现了HTD1HZ,并首次报道该研究发现了一个绿色革命的伴侣基因HTD1HZ,并首次报道独脚金内酯合成基因的有利等位变异如何在“绿色革命”中被选择和广泛应用。
过去,人们一直认为水稻从高秆到矮秆是“绿色革命”的主要特征。其实植物株型是非常复杂的农艺性状,除了植株高度外,还有茎枝(分蘖)数和穗粒数等都能显著提高作物产量。“矮化基因”主要作用于植株高度,但是分蘖数却与另一个基因有关。
研究解析“绿色革命”矮秆多分蘖类型品种分子机理
科研人员发现,国际水稻研究所1967年培育的半矮化抗倒伏优异水稻品种“IR8”,由矮小坚强亲本“低脚乌尖”和高大繁茂亲本“皮泰”繁育而成。科研人员在“低脚乌尖”中发现带“矮化基因”SD1DGWG,而在“皮泰”中找到了HTD1HZ,二者在“IR8”培育过程中被共同选择固定下来,相辅相成,实现了矮杆抗倒和繁茂多蘖的最佳组合,促进水稻品种的稳产广适性。在中国大面积推广的水稻品种“双桂”“明恢63”“华占”等多品种中都发现两种基因并存。
“HTD1HZ是独角金内酯合成基因HTD1新的等位形式,能够有效增加水稻分蘖数和产量。”科研人员解释,独脚金内酯是从棉花根分泌液中分离出来的植物激素,它与植物分枝密切相关。 这些结果表明在现代籼稻品种育种过程中,SD1DGWG与HTD1HZ同时被育种专家选择和利用,两种基因互为伴侣,“双剑合璧”促成了水稻育种的 “绿色革命” 。
据了解,该研究得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、深圳市“孔雀计划”和中国农业科学院创新工程的资助。中国水稻研究所副研究员王跃星,中国农科院深圳农业基因组研究所副研究员商连光、助理研究员曾龙军和中国科学院遗传与发育生物学研究所副研究员余泓为共同第一作者,钱前、熊国胜与李家洋为共同通讯作者。