中國科學家發現一水稻基因在自然界發生變異，可增產15%！

　　2017-10-31 00:03

　　作為地球上最為重要的糧食作物之一，水稻的產量直接關係到地球近一半人口的溫飽，不斷增加水稻產量一直是很多農業科學家畢生的追求。

　　日前，中國科學家發現水稻的穗發育基因（FRIZZY PANICLE，FZP）在自然界中發生變異，可顯著增加水稻每穗的粒數和輕微降低每粒的粒重，使水稻產量增加15%。

　　北京時間10月31日00：00，上述研究論文在國際學術期刊《自然》（nature）的子刊《自然·植物》（nature plants）在線發表。該研究來自華中農業大學生命科學技術學院教授邢永忠的研究小組。

　　邢永忠在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）採訪時表示，水稻的穗發育基因（FRIZZY PANICLE，FZP）具有阻止腋芽分生組織形成並建立花分生組織的作用，水稻的產量和其密切相關。

　　邢永忠稱，FZP是一個很重要的發育基因，其編碼蛋白是不能改變的，若改變則水稻就無法結種。但是，可以通過控制FZP的表達量來控制水稻的產量。FZP的功能強，水稻粒子就變大，粒子數變少；FZP功能弱，水稻粒子就變小，粒子數就變多。

　　邢永忠稱，每穗粒數、穗數和千粒重三個因素決定了水稻單畝產量，但是增加每穗粒數是增加產量的最有效途徑。FZP的表達量變化恰好同時調控每穗粒數和千粒重的變化，如何優化FZP的表達量從而使二者關係最優化，從而使水稻產量最大化，是需要進一步研究的。

　　邢永忠研究小組就利用粒形差異顯著的親本川7和豪博卡構建的群體通過圖位克隆（Map - based cloning，又稱定位克隆），在川7親本的FZP上游5.3kb處，發現一個18bp片段的轉錄沉默子發生複製，造成拷貝數變異(Copy number variation，CNV)，名為CNV-18bp，使得川7里有兩個18bp片段串聯在一起。

　　拷貝數（copy number）是指某基因在某一生物的基因組中的個數，單拷貝就是該基因在該生物基因組中只有一個，多則指有多個。拷貝數變異(Copy number variation，CNV)是由基因組發生重排而導致的，一般指長度為1kb以上的基因組大片段的拷貝數增加或者減少。

　　進一步的研究發現，轉錄抑制子OsBZR1結合CNV-18bp中的CGTG基因序列，從而抑制了FZP的表達。這種有兩個18bp片段的FZP表達量比單個拷貝的要低，使得穗分枝時間更長，產生更多的種子，種子略微變小。該團隊通過研究發現，有兩個18bp片段的水稻千粒重大概減少了10%左右，每穗粒數增加40%-50%，穗數並無顯著性差異，但水稻產量要比只有一個18bp片段的高15%。

　　事實上，絕大多數水稻中只有一個18bp片段，邢永忠團隊檢測了500多份材料發現，只有印度、孟加拉等東南亞地區的少數品種才有兩個串聯的18bp片段。邢永忠稱，這種是在自然界中發生變異的。因此，可以利用分子標記輔助育種，使該優良等位基因在中國高產品種的改良中發揮巨大作用。

　　邢永忠對此很有信心，其所領導的小組正在利用該優良等位基因，對中國水稻骨幹親本加以改良。