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科学家发现影响稻米品质关键基因

时间:2019-4-28 9:02:12 来源:科学网 李晨

  4月26日,《自然-通讯》杂志在线发表了扬州大学农学院/教育部植物功能基因组学重点实验室严长杰教授团队的最新科研成果,他们成功克隆了一个控制稻米蛋白质含量变异的关键位点qGPC-10(OsGluA2),该基因编码稻米贮藏蛋白中的谷蛋白前体,而谷蛋白含量影响着稻米的营养品质。

  随着人们生活水平的不断提高,水稻产量上的“吃不愁”已无法满足人们日益增长的需求,以优质育种为目标追求“质不愁”已成为目前主攻的育种方向之一。

  围绕决定稻米营养品质的主要指标——籽粒蛋白质含量的遗传机制问题,严长杰团队经过10年努力,成功解析了水稻籼粳亚种间稻米蛋白质含量分化的原因。

  人们吃的大米主要是水稻种子的胚乳部分,其主要成分是淀粉和蛋白质。作为水稻胚乳的第二大组成部分,蛋白质含量的高低不仅决定了水稻的营养品质,而且也是影响水稻蒸煮食用品质的重要因素。

  论文共同第一作者、扬州大学农学院博士生杨宜豪介绍,其团队对400多份水稻种质资源的总蛋白以及贮藏蛋白含量分别进行测定,确定了胚乳中谷蛋白含量的变异是水稻总蛋白变异的决定因子;在不同环境中同时鉴定出了两个能够稳定遗传的控制水稻蛋白质含量的关键QTLs,并通过图位克隆与功能研究明确了qGPC-10(OsGluA2)能够显著影响稻米蛋白质含量并最终影响稻米的营养品质。

  团队同时对该基因是否受过人工选择以及基因进化等问题进行了深入研究。通过群体遗传学和进化生物学方法发现,OsGluA2的基因组序列变异很可能与水稻籼粳亚种的分化有关,为解释籼粳亚种间稻米蛋白质含量变异提供了理论研究基础。

  论文共同通讯作者严长杰告诉《中国科学报》,控制水稻中蛋白含量的qGPC-10基因鉴定与分析,有助于探究水稻品质相关遗传机制,更对包括水稻在内的主要粮食作物的营养品质遗传改良具有重要意义。

  “高产和优质一直是水稻遗传育种学家追求的目标和努力的方向”,严长杰说,“接下来希望通过基因编辑、标记辅助选择技术等技术,有效利用起控制水稻蛋白质含量的这些关键基因,提高稻米的品质,最终实现水稻产量和质量的‘两不愁’。”


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