水稻LVPA4基因提升稻米產(chǎn)量和品質(zhì)

　　9月30日，中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所水稻分子設計技術與應用創(chuàng)新團隊與相關單位合作從新的視角揭示了水稻單個產(chǎn)量基因通過源、庫、流性狀協(xié)調(diào)作用增加水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控機理，為水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種提供理論支持。相關研究成果在《植物生理（Plant Physiology）》在線發(fā)表。

 

　　水稻產(chǎn)量的提高過程，實質(zhì)上是源、庫、流性狀的遺傳改良與其平衡關系不斷建立的過程。源主要是指水稻劍葉和倒二葉，庫主要指每穗粒數(shù)和粒重，流主要是指連接源和庫的穗頸維管束大小和數(shù)量，源、庫、流性狀與產(chǎn)量呈顯著的正相關?？寺】刂扑玖餍誀畹闹匾?，揭示水稻流性狀的調(diào)控機理，對水稻超高產(chǎn)育種具有重要的指導意義。然而，控制水稻穗頸大維管束韌皮部面積基因的克隆卻少有報道。

 

　　研究人員克隆到了一個控制水稻穗頸大維管束韌皮部面積性狀的基因LVPA4，該基因與窄葉基因NAL1等位。該基因的突變體與其對照植株相比，顯著增加了穗頸大維管束韌皮部面積（約12.7%）、每穗總粒數(shù)（約17.2%）、每穗實粒數(shù)（約22.5%）、劍葉面積、葉面積指數(shù)以及抽穗期莖鞘非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的含量，導致源、庫、流性狀的協(xié)同提高。試驗表明，該突變體在小區(qū)試驗中稻谷產(chǎn)量增幅7.6～9.6%，同時源中光合作用的產(chǎn)物包括前期貯存在莖稈中的非結(jié)構(gòu)碳水化合物通過流性狀充分運送到籽粒中，籽粒特別是穗基部的籽粒充實度好，從而改善了稻米品質(zhì)。該研究表明LVPA4單個基因通過源、庫、流性狀的協(xié)調(diào)作用，同時提高了水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)，在水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種中具有應用價值。

 

　　作科所徐建龍研究員、沈陽農(nóng)業(yè)大學王韻教授、澳大利亞西悉尼大學陳仲華教授為本文通訊作者，已畢業(yè)的沈陽農(nóng)業(yè)大學博士生翟來圓和沈陽農(nóng)業(yè)大學在讀博士生閆安為本文的第一作者。本研究得到國家自然科學基金、海南亞洲灣種子實驗室、中國農(nóng)科院等項目的資助。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac461