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来自中科院遗传与发育研究所，华南农业大学等处的研究人员发表了题为“Control of grain size, shape and quality by OsSPL16 in rice”的文章，发现了一个可以同时影响水稻的品质和产量的基因，将它应用到新品种水稻的培育中，有望让水稻变得好吃又高产。这一研究成果公布在Nature Genetics杂志上。
生物通报道：来自中科院遗传与发育研究所，华南农业大学等处的研究人员发表了题为“Control of grain size, shape and quality by OsSPL16 in rice”的文章，发现了一个可以同时影响水稻的品质和产量的基因，将它应用到新品种水稻的培育中，有望让水稻变得好吃又高产。这一研究成果公布在Nature Genetics杂志上。
文章的通讯作者为遗传与发育生物学研究所傅向东研究员，以及华南农业大学张桂权教授，第一作者为华南农业大学王少奎博士，其他研究人员包括中国水稻研究所钱前研究员，曾瑞珍和林小燕等。
随着人民生活水平的不断提高，在解决温饱问题的基础上，如何提升稻米品质是当前水稻育种迫切需要解决的任务。然而，高产水稻一般品质较差，而品质好的水稻品种往往产量较低，选育既高产又优质的品种是当前常规育种技术面临的大难题。
在这篇文章中，研究人员经过十多年努力，从巴基斯坦优质水稻Basmati品种中成功克隆了一个可帮助稻米品质提升和增产的关键基因GW8。在Basmati水稻中，GW8基因启动子产生变异，导致基因表达下降，可使籽粒变得更为细长，还会影响淀粉粒排列结构和垩白度等方面，提高稻米在外观、口感等多方面的品质。而我国大面积种植的高产水稻中也含有这个基因，所不同的是这些高产水稻中含有的是GW8基因的另一个变异类型，它能促进细胞分裂和增加稻米粒重，使得水稻更为高产。
研究还发现，来自伊朗水稻品种中的一个新的GW8基因突变类型可以把GW8基因的优质和高产这两个优异性状结合起来，它可以同时提高水稻的品质和产量：这个新等位变异位点导入Basmati水稻品种后，在保证优质的基础上可使其产量增加14%；将它导入我国高产水稻品种后，在保证产量不减的基础上可极显著提升稻米品质。水稻GW8基因的克隆为杂交稻高产优质分子育种直接提供了有重要应用价值的新基因，也为揭示水稻品质和产量协同提升的分子奥秘提供了新线索。
这项研究是王少奎博士论文《水稻粒宽基因GW8的图位克隆及功能分析》的主要内容，据报道，张桂权教授的研究团队十多年来一直从事水稻分子设计育种的研究，构建了世界上规模最大的水稻单片段代换系文库，并建立了基于单片段代换系文库的水稻分子设计育种的技术体系。GW8基因的图位克隆及功能分析就是利用该文库为主要研究材料完成的。与此同时，GW8基因已用于水稻的分子设计育种，该团队2009年育成并通过广东省品种审定的水稻新品种“华标1号”就是利用GW8在内的优良基因设计育成的。GW8基因的克隆为进一步利用GW8基因开展水稻的分子设计育种奠定了扎实的基础。
（生物通：万纹）
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原文摘要：
Control of grain size, shape and quality by OsSPL16 in rice
Grain size and shape are important components of grain yield and quality and have been under selection since cereals were first domesticated. Here, we show that a quantitative trait locus GW8 is synonymous with OsSPL16, which encodes a protein that is a positive regulator of cell proliferation. Higher expression of this gene promotes cell division and grain filling, with positive consequences for grain width and yield in rice. Conversely, a loss-of-function mutation in Basmati rice is associated with the formation of a more slender grain and better quality of appearance. The correlation between grain size and allelic variation at the GW8 locus suggests that mutations within the promoter region were likely selected in rice breeding programs. We also show that a marker-assisted strategy targeted at elite alleles of GS3 and OsSPL16 underlying grain size and shape can be effectively used to simultaneously improve grain quality and yield.
作者简介：
张桂权
华南农业大学农学院院长，博士。长期从事作物遗传育种专业的教学和科研，专长于水稻遗传育种和生物技术。主要从事水稻杂种不育性的遗传基础研究和籼粳亚种间育种、水稻的基因组学和分子标记辅助育种研究。“九五”以来主持参加了多个“863”、“973”等国家级重大科研主体研究计划，并承担了部、省级的科研课题多项。
傅向东，男，博士，研究员，博士生导师
1991年获武汉大学生物系学士学位，1994年获中国科学院武汉植物所硕士学位。1996-1997年在英国John Innes Centre应用遗传系做访问学者。1998-2000年在英国John Innes Centre作物遗传系，获浙江大学和John Innes Centre联合培养博士。2001-2005年在John Innes Centre细胞与发育生物学系做博士后。2005年入选中国科学院"百人计划"，获2005年度国家杰出青年科学基金资助。
研究方向：植物激素调控植物生长发育的分子机理。主要以水稻和拟南芥为材料，解析赤霉素信号转导途径及其调控植物生长发育和开花的分子机制，研究水稻穗发育和穗型形成的分子调控网络，利用分子设计培育水稻高产新品种。
具体研究内容包括：
1， 赤霉素作用的分子机理与信号转导
以拟南芥来研究赤霉素信号转导途径及其调控植物形态建成和开花的分子机制。赤霉素信号转导途径的关键元件－DELLA蛋白（GRAS家族蛋白）阻遏植物生长发育，赤霉素促进植物生长是通过26S Proteasome蛋白质降解途径特异性降解DELLA蛋白, 从而实现去阻遏。利用遗传筛选、蛋白互作以及基因芯片等分析手段，分离并鉴定赤霉素信号传递途径的新成员，通过分子遗传、细胞生物学和生物化学等手段来研究这些基因的功能，使我们进一步了解赤霉素作用的分子机理。水稻 "绿色革命"基因（sd1）是赤霉素生物合成途径的一个关键酶, 小麦"绿色革命"基因（Rht1）是赤霉素信号转导途径的DELLA蛋白本生。利用拟南芥对赤霉素调控植物生长发育的研究，目的在于认识分子机理的基础上，建立水稻小麦等农作物遗传改良的分子设计育种新体系。
2， 水稻穗发育和穗型形成的分子调控
水稻高产稳产历来是育种追求的最终目标之一，然而水稻产量由分蘖数、穗粒数、粒重等多种农艺性状决定，是多个基因和环境协同控制的复杂数量性状， 尤其水稻穗部对产量形成影响很大。水稻穗发育和穗型形成涉及到水稻SAM活性、侧生器官的形成及其生长发育调控等十分复杂的生物学基本问题。通过QTL遗传分析和系列穗型突变体，鉴定和克隆影响穗发育和穗型的基因。重点阐明花器官形成、枝梗发育和穗粒数数目决定的关键调控基因及其信号转导途径，阐明水稻穗型和产量形成的分子调控网络。
3， 植物激素和环境应答的互作与根系形态建成
植物生长发育受内源激素、生长环境和营养的影响。三者互作共同调控植物的生长发育、形态建成及开花等过程，但对植物发育和环境适应的互作机理的认识还非常有限。我们实验室以拟南芥根系发育为研究对象，分离与鉴定根生长发育和环境（如：盐和低磷胁迫）应答的突变体，克隆并研究其基因功能。重点研究不同激素间的互作对植物根生长发育的调控，以及受（或对）环境应答的影响，阐明植物根系发育适应环境过程中激素和环境互作的分子机理。
