(相關(guān)資料圖)

谷子是我國起源的特色雜糧作物，具有耐旱耐瘠薄的特點，是提高我國邊際土地利用效率的重要作物，也是C4禾本科的新興模式植物。粒重及籽粒大小是禾本科作物的重要性狀，直接影響作物的最終產(chǎn)量。發(fā)掘主效位點和可被育種利用的關(guān)鍵基因，對于探索作物高產(chǎn)育種的遺傳基礎(chǔ)具有重要意義。

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所特色農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團隊運用谷子模式體系發(fā)現(xiàn)作物籽粒產(chǎn)量調(diào)控的關(guān)鍵基因SGD1，并解析了其調(diào)控禾谷類作物籽粒發(fā)育的分子機制，為提高禾谷類作物產(chǎn)量提供了理論基礎(chǔ)和基因資源。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·通訊（Nature Communications）》上。

該科研團隊通過谷子突變體圖位克隆并解析發(fā)現(xiàn)，SGD1編碼一個泛素連接酶，能夠通過和油菜素內(nèi)酯信號受體互作，增強該信號通路的穩(wěn)定性進而調(diào)節(jié)植物細(xì)胞大小，影響谷子的株高、粒重和株型等多個關(guān)鍵農(nóng)藝性狀。該基因的優(yōu)異單倍型，能夠顯著提高谷子單株產(chǎn)量及谷瘟病抗性，且SGD1在水稻、小麥和玉米等禾谷類作物中具有保守的調(diào)控作物籽粒產(chǎn)量的功能。

谷子產(chǎn)量調(diào)控關(guān)鍵基因SGD1的鑒定及機制解析

中國工程院院士尹偉倫表示，該研究極大地促進了谷子作為基因功能研究模式作物的發(fā)展，為禾本科作物產(chǎn)量改良提供了重要的理論依據(jù)和全新的基因資源。這項具有重要理論創(chuàng)新與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用價值的成果將成為谷子和禾谷類作物基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的標(biāo)志性成果。

“幾十年來，人們對調(diào)控籽粒大小相關(guān)基因的挖掘與功能研究付出了巨大的努力，但真正應(yīng)用于品種改良的優(yōu)異基因資源仍然很少?！敝袊茖W(xué)院院士錢前表示，本研究不論從生產(chǎn)應(yīng)用上還是機理解析上都發(fā)揮了新興模式作物谷子應(yīng)有的優(yōu)勢，筑起了作物基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的新平臺，未來必將為保障國家糧食安全做出貢獻。

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員/先正達集團中國國創(chuàng)中心首席科學(xué)家認(rèn)為，谷子SGD1新基因資源的發(fā)現(xiàn)，是相關(guān)領(lǐng)域的又一項突破性成果，為谷子和其他農(nóng)作物的產(chǎn)量和抗逆改良提供了重要的理論依據(jù)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用亦有重大意義。（宋雅娟）