若全国1亿亩籼稻提高水稻产量10%,可增产50亿公斤,相当于2000万人一年的粮食需求!7月27日晚十一点,M88体育-明升M88体育邢永忠教授团队最新研究成果在Nature Genetics《自然-遗传学》杂志在线发表,经过12年科研“马拉松”,他们挖掘到水稻增产基因GY3,通过增加每穗粒数,提升籼稻品种产量10%。
论文题目为“Suppressing a phosphohydrolase of cytokinin nucleotide enhances grain yield in rice”(抑制一个细胞分裂素核苷酸磷酸核糖水解酶增强水稻产量)。M88体育-明升M88体育作物遗传改良全国重点实验室吴比博士为该论文第一作者,邢永忠教授为通讯作者。张启发、殷平、李兴旺、谢为博、鄢文豪、王磊教授和李香花研究员、肖景华副教授参与研究指导。
我国北方多种植粳稻,南方多种植籼稻。籼粳稻的杂种优势利用,是水稻产量提高的重要途径。可其中的奥秘一直没有解开。2010年,针对水稻籼粳亚种间产量形成的机制异同问题,M88体育-明升M88体育邢永忠教授团队开启了研究。
2017年,团队在研究了籼粳交上万个单株后,终于找到了GY3优良等位基因,显著增加水稻产量。“我们马上搜索其创新性,却意外发现已有文献涉及GY3的同家族成员,而它的作用与我们的结果相悖!”邢永忠教授坦言,当时团队既开心又担心,“一般来说,同家族的基因作用是相似的。和已有的研究内容完全不同,要么是一条新路,要么就是我们错了。”
顶着巨大的思想压力,团队开始一遍遍核实数据,重新实验。“那一年真的是不问西东,埋头苦干!”最终实验证明,团队的研究结论与表现型是吻合的,和已有的结果本质上是一致的,不过是“殊途同归”而已。研究发现的GY3参与细胞分裂素合成新途径,也正是该研究的重要创新点之一。
该团队还发现,目前,大部分粳稻(98%)中携带优良等位基因GY3,而当前推广的籼稻品种中的绝大多数却并不具有,这也表明,GY3在籼稻中还没有被育种家利用。因此,该研究为育种家应用GY3增加籼稻产量提供了契机。
“目前已有育种专家和种子公司对GY3显著增产特性感兴趣,与我交流,希望洽谈合作。”邢永忠教授表示,该研究通过增加每穗粒数增产,对国家粮食安全可起到双保险的作用。“在面积不减的情况下,我们增加单产,从而大幅度增加总产;甚至在面积略微下降的情况下,可以保持总产不变。”
邢永忠团队长期致力于水稻高产理论研究,近30年来,已分离出Ghd7, FZP和GY3等10个价值重大的增产基因。“计划在三年内,对GY3基因的调控区进行大量突变,创造最优等位变异,继而培育出优良高产的水稻品种。”
(长江云新闻记者 何伶凌 汪佳睿 通讯员 蒋朝常 匡敏 责任编辑 王宇)