圖為20天時,轉基因水稻秧苗(右)已比普通水稻秧苗高出一截
17日從復旦大學傳出信息:該校與中國農大專家合作,在國際上首次發現決定水稻産量的“基因鑰匙”———一組含連續8個基因的區段,位於野生稻2號染色體短臂末端。據悉,相關論文近日發表在國際權威學術刊物《基因研究》上。
全球農業歷經矮化、雜交兩次“綠色革命”後,水稻、玉米等農作物畝産量已獲得很大提升。在我國,雜交所得的超級稻畝産量已突破750公斤,一般水稻産量平均在300公斤至400公斤。我國于2001年確立973項目“農作物雜種優勢分子生物學機理及應用研究”,由復旦大學和中國農業大學攜手,希望從基因研究層面深入了解水稻等農作物産量提升的機制。項目負責人、復旦大學遺傳學研究所楊金水教授介紹,水稻共有12個染色體、約5萬個基因,分別控制著産量、口味、熟期等性狀。為確定"産量鑰匙"的初步位置,研究人員將具有高産性狀的江西東鄉野生稻與栽培稻"桂朝2號"進行雜交,通過一次次回交、分離,將目標鎖定在第六代水稻2號染色體前端DNA分子內,共含500個基因。經詳細比對分析,不斷縮小範圍,終於發現其中由LRK1-LRK8等8個基因組成的"基因家族",對水稻産量有很大影響,而LRK1、LRK4、LRK6這三個基因的作用尤其關鍵。
為驗證這一結論,研究人員5月初在復旦大學遺傳學樓後的試驗田進行對比試種。數據顯示,導入LRK1基因的水稻分蘗率(每株抽穗數量)平均提升20%左右,最高可達34%,預計産量可提高10%。踏在田埂上隨手攏來水稻細數,一株竟有9穗之多,而對照品種只有5到7穗。專家表示,9、10月份收穫後,他們將從試驗田中獲得實際數據。此外,導入LRK4、LRK6基因的驗證試驗也即將開展。據悉,美國一知名大型種子公司對這些具有改良産量性狀的基因很感興趣,已與我國科學家聯絡。
專家指出,目前研究尚處基礎理論階段,今後將為我國水稻雜交提供一雙"分子眼睛"。例如,憑藉這一技術,我們可在豐産基因的雜交轉移過程中,快速準確地鑒別高産種係,大大縮短育種過程。此外,産量基因的克隆具有廣闊應用前景,可為農作物特別是穀類作物的産量性狀改良提供重要技術儲備。
【專家點評】國際權威學術刊物《基因研究》審稿人指出:産量性狀是複雜性狀,由多基因控制。該論文在控制水稻産量性狀"多基因家族"的結構、功能和進化方面,提供了極有價值的研究結果。