華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張啟發(fā)院士領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過10多年的研究，首次發(fā)現(xiàn)并成功克隆的一個同時控制水稻株高、抽穗期和每穗粒數(shù)的基因，命名為Ghd7。5日該研究團(tuán)隊(duì)的研究論文在國際著名科研雜志《自然-遺傳學(xué)》上發(fā)表。
研究人員能夠確認(rèn)一個單基因Ghd7可以決定水稻的株高、抽穗期和每穗粒數(shù)的三個特征。之前的研究確定了可能決定水稻以上特征的7號染色體區(qū)域，但是不能精確到任何特定基因。
據(jù)張啟發(fā)院士介紹，以往認(rèn)為需要改變許多基因才能夠增加水稻產(chǎn)量，現(xiàn)在我們只需要控制一個單基因就能夠提高產(chǎn)量?？蒲袌F(tuán)隊(duì)還在水稻第7染色體著絲粒區(qū)附近，利用圖位克隆技術(shù)分離到了這個基因。
研究驗(yàn)證，目前高產(chǎn)量水稻品種中大都含有Ghd7基因。野生型Ghd7基因可使抽穗期大大延遲，株高和每穗粒數(shù)顯著增加。在武漢夏天的條件下，含有野生型 Ghd7基因的近等基因系較輪回親本珍汕97抽穗晚23天，株高增加了30厘米，穗粒數(shù)增加一倍，且莖稈粗壯抗倒，單株產(chǎn)量可提高50%。將野生型Ghd7基因通過生物技術(shù)轉(zhuǎn)移到一些小穗、早抽穗品種中，可使這些品種的每穗粒數(shù)成倍增加，同時伴隨植株增高，抽穗期延遲。
研究結(jié)果還表明，該基因與水稻品種的生態(tài)地理適應(yīng)性有密切的關(guān)系。在低緯度地區(qū)，野生型Ghd7基因可使水稻品種充分利用光溫條件，大穗高產(chǎn)。
張啟發(fā)院士表示，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)歷來是作物科學(xué)研究追求的最終目標(biāo)之一，影響水稻單位面積產(chǎn)量的因素包括每穗穎花數(shù)、有效穗數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率等，生育期則決定水稻品種的季節(jié)和地區(qū)適應(yīng)性，是影響穩(wěn)產(chǎn)的主要因素。水稻Ghd7基因的成功克隆，大大地增進(jìn)了對復(fù)雜數(shù)量性狀的遺傳和分子基礎(chǔ)的認(rèn)識。在學(xué)術(shù)研究上，也對傳統(tǒng)遺傳學(xué)中罕有的一因多效是個很好的例證。
Ghd7基因的成功分離，說明對于諸如產(chǎn)量這樣復(fù)雜的數(shù)量性狀，也可同質(zhì)量性狀一樣，通過生物技術(shù)進(jìn)行改良。該基因的有關(guān)信息，可被直接用于從水稻品種遺傳資源中發(fā)掘?qū)μ岣弋a(chǎn)量和生態(tài)適應(yīng)性有重要意義的優(yōu)良基因，進(jìn)行作物品種的遺傳改良。由于指向性的明確，Ghd7基因的成功分離也可大大縮短高產(chǎn)水稻品種的篩選時間，由以往的10年左右，縮短到5年。
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