粒形是衡量稻米外觀品質的主要指標,也是影響水稻產量性狀的重要因素。與絕大多數(shù)短圓狀粳稻不同的是,美國長粒粳稻米粒細長有光澤。
中國農業(yè)科學院中國水稻研究所超級稻種質創(chuàng)新團隊與中國科學院遺傳與發(fā)育生物研究所等單位新合作研究發(fā)現(xiàn),水稻染色體拷貝數(shù)變異可調控水稻的粒長和品質,這為水稻粒形的分子設計、高產優(yōu)質水稻新品種培育奠定了基礎。
中國農科院等團隊將美國長粒粳稻攜帶的粒長調控基因——GL7基因,精細定位在水稻7號染色體的一個區(qū)間內;進一步遺傳學研究發(fā)現(xiàn),大多數(shù)美國長粒粳稻品種中,GL7位點發(fā)生了DNA大片段串聯(lián)重復。
該基因組結構變異導致GL7基因表達量上升,臨近負調控因子表達下調,引起粒長增加等,揭示了美國長粒粳稻粒長復雜而的遺傳調控機制。將美國長粒粳稻GL7基因位點通過分子標記導入普通水稻品種中,可顯著改善稻米外觀、品質而不影響產量。
研究還發(fā)現(xiàn),在粳稻中,與GL7臨近的負調控因子能抑制GL7表達,因此,過表達GL7基因在秈稻中出現(xiàn)了比粳稻更明顯的表型。
通過對96個品種序列分析證實,“粵豐”等廣東優(yōu)質秈稻品種品質好的重要原因是由于其同時聚合了GL7和GS3優(yōu)勢位點。該結果為基因拷貝數(shù)變異如何在育種過程中被選擇、利用提供了重要例證。