南京农大洪德林团队鉴定到一个水稻灌浆率相关的有利等位基因学术资讯

来源：植物科学最前沿

水稻由籼稻和粳稻2个亚种组成，粳稻的单位面积产量虽高于籼稻，但在粮食产量的竞争性杂种优势上，粳稻弱于籼稻。加之粳稻更受消费者喜爱，因此提高粳稻单位面积产量对促进水稻产业发展具有重大意义，但粳稻较低的籽粒灌浆率是目前亟待解决的关键问题。

近日，plant physiology在线发表了南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室洪德林团队研究论文《Favorable alleles of GRAIN-FILLING RATE 1 increase the grain-filling rate and yield of rice》，挖掘到一个水稻中有利等位基因GFR1，该基因通过促进水稻固碳活性及蔗糖装载相关基因的表达提高了粳稻的籽粒灌浆率，对提高粳稻产量具有重要意义。

该团队利用水稻回交重组自交系检测到7个调节水稻粒重的QTL位点，并通过图位克隆法从水稻品种Ludao中鉴定到一个GRAIN-FILLING RATE 1 (GFR1)基因。作者首先利用遗传互补和CRISPR Cas9基因编辑实验证实GFR1是提高籽粒灌浆率的重要调控因子，敲除GFR1后随即显著降低了灌浆率。RT-qPCR及GUS分析显示GFR1在各组织中组成型表达，但在灌浆期早期GFR1在胚乳和剑叶中表达量明显更高。GFP1作为一个膜定位蛋白，酵母双杂交及Pull-down实验证明GFP1与二磷酸合酮糖羧化酶小亚基OsRbcS互作，暗示GFP1可能通过参与卡尔文循环调节水稻籽粒灌浆率。进一步地，作者发现在灌浆期早期和晚期，近等基因系NIL-GFR1Ludao胚乳中的淀粉颗粒密度明显高于C-bao，石蜡切片分析显示在灌浆期早期GFR1Ludao明显加速了胚乳细胞分裂。而且，在NIL-GFR1Ludao中，光合速率、二磷酸合酮糖羧化酶起始活性更高，同时胚乳和剑叶中的蔗糖、葡萄糖及果糖含量也均显著高于C-bao，这些结果均证明GFR1Ludao增加了二磷酸合酮糖羧化酶起始活性促进了卡尔文循环。随后，作者在NIL-GFR1Ludao和C-bao的转录组测序数据库中检测到在籽粒灌浆阶段NIL-GFR1Ludao中细胞壁转化酶OsCIN1表达水平的增加促进了蔗糖装载。综合遗传及分子生物学分析，证实GFR1是促进水稻籽粒灌浆的有利等位基因，可被进一步利用以提高粳稻粮食产量。

原文链接：http://www.plantphysiol.org/content/plantphysiol/early/2019/09/13/pp.19.00413.full.pdf

来源：frontiersin 植物科学最前沿

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