用两根基因指挥棒驯化水稻上海科学家发现有助水稻高产关键基因

　　水稻籽粒是否饱满，“体型”是否挺拔，直接决定粮食产量。上海科学家最近连续发现了两根具有自主知识产权的“基因指挥棒”，可驯化改良“瘦弱”水稻，达到增产增收目的。中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所10月7日宣布，这两项前沿成果已同时在线发表于国际著名学术期刊《自然・遗传学》，本月底将正式印刷出版。

　　水稻发育过程中，白米似浆，灌入谷壳。但因技术局限，育种专家一直无法直接控制籽粒灌浆的性状及其相关基因。中科院上海生科院植物生理生态所何祖华研究员领衔的研究组，与国内外科学家合作攻关，最终成功分离出一种关键的功能基因―――GIF1，它在水稻籽粒发育时，控制着蔗糖运输卸载和灌浆。

　　研究表明，GIF1基因在水稻驯化中起重要作用。人类祖先有意识地从野生稻资源中选择灌浆好、籽粒饱满的水稻类型，从而积累了优良基因，形成了现代的水稻作物形式。遗传学证明这是人工长期选择的结果，所以现代栽培稻的GIF1基因有严格的组织表达特异性，有利于籽粒灌浆，提高水稻产量；野生稻的基因表达部位则不同，不利于灌浆而低产。更重要的是，当把栽培稻种的GIF1基因再次转入水稻植株，同样能显著提升籽粒灌浆和千粒重。这首次证明：一个已经驯化的作物基因通过适当的基因表达调控，可继续改良作物的经济性状。

　　与水稻产量密切相关的还有株型和分蘖，这好比水稻的“身形”和“分枝”。栽培稻的祖先是普通野生稻，其株型特征是匍匐生长和分蘖过多，不利于密植高产栽培。古代人类对野生稻的这种不利株型进行长期选择，逐步将其驯化成直立生长和分蘖适当的栽培稻株型。但该株型驯化转变的分子遗传机理，此前尚未明确。

　　中科院上海生科院植物生理生态所林鸿宣研究员带领研究组经多年研究，从“海南普通野生稻”中成功克隆了控制水稻株型的关键基因PROG1。通过实验对比，在海南野生稻与栽培稻之间，该基因有一处变异，可引起氨基酸替换。科研人员经验证推定，正是该氨基酸的小小替换，在水稻人工驯化中被选择和固定，逐步导致野生稻的不利株型转变为栽培稻的理想株型。这一遗传机理为作物人工驯化提供了重要的分子证据，也为高产株型分子育种提供了有价值的线索。

　　上海交大生命科学技术学院张大兵教授：同一国际学术期刊在同期发表同一单位论文非常难得，可见我国在水稻功能基因研究领域处于世界先进行列，这些研究成果为作物高产分子育种提供了自主知识产权的新基因。