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摘要： 來自華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室和國家植物基因研究中心的研究人員日前成功克隆出正調控水稻粒重的數量性狀基因GS5，并證實該基因在高產分子育種中具有廣闊的應用前景。相關研究論文于10月23日在線發表于*遺傳學雜志《自然遺傳學》（Nature Genetics）上。 生物通 www.ebiotrade.com

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生物通報道  來自華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室和國家植物基因研究中心的研究人員日前成功克隆出正調控水稻粒重的數量性狀基因GS5，并證實該基因在高產分子育種中具有廣闊的應用前景。相關研究論文于10月23日在線發表于*遺傳學雜志《自然遺傳學》（Nature Genetics）上。
我國植物遺傳和分子生物學家，華中農業大學作物遺傳改良重點實驗室主任張啟發院士及華中農業大學何予卿教授為這篇文章的共同通訊作者。*作者是張啟發與何予卿教授共同指導的博士生李一博。生物通 www.ebiotrade.com
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種子大小是一個非常重要的產量性狀、外觀品質性狀、作物馴化和人工育種的靶性狀。多年來，科學家們一直致力于尋找控制粒重即種子大小的關鍵基因，以往已經克隆出的GS3、GW2和qSW5粒形基因均與粒形呈負相關，即較高的基因表達水平，種子大小反而隨之下降。生物通 www.ebiotrade.com
在新研究中，華中農業大學研究人員克隆并鑒別了的一個種子大小的正調控因子GS5。研究人員證實較高的GS5表達水平可能參與促進細胞周期循環，加快細胞循環進程，從而促進水稻穎殼細胞的橫向分裂，進而增大穎殼的寬度，繼而加快谷粒的充實和胚乳的生長速度，zui終增大種子的大小以及增加谷粒的重量和單株產量。大量的研究表明，在除了谷粒大小目標性狀有差異，而遺傳背景*相同的兩個遺傳材料中，谷粒大的材料比谷粒小者含有較高GS5基因表達，大粒比小粒寬了8.7%、千粒重增加了7.0%、單株產量提高了7.4％。
隨后他們又對來自亞洲不同地區的51份水稻品系進行GS5啟動子比較測序，發現GS5在自然界主要有3種不同的組合方式，分別是GS5大粒單倍型、GS5中粒單倍型和GS5小粒單倍型，正好對應不同品系寬、中等寬和窄粒形等3組不同粒寬的性狀。其中，GS5小粒單倍型是野生型，而GS5大粒單倍型是水稻馴化和育種過程中功能獲得性的突變型。啟動子鑲嵌轉化分析進一步表明，上述突變型的形成，取決于GS5啟動子的自然變異。因此，GS5在水稻人工馴化和育種過程中起到了重要作用，并對水稻種子大小的遺傳多樣性貢獻很大。 生物通 www.ebiotrade.com
粒形作為水稻產量和外觀品質的重大農藝性狀，新研究為作物高產育種提供了具有自主知識產權和重要應用前景的新基因，為闡明作物產量和種子發育的分子遺傳調控機理提出了新見解。
張啟發院士課題組長期致力于水稻基因組研究，旨在通過植物基因組分析、重要基因的分離克隆、雜種優勢的遺傳和分子基礎、作物品種資源的分子評估及應用分子生物學技術進行水稻改良。其課題組早在1997年就開始了對控制水稻粒形基因的研究，并且在2006年找到了控制水稻粒形的基因GS3。2008年再度發現并成功克隆的一個同時控制水稻株高、抽穗期和每穗粒數的基因Ghd7。張啟發院士課題組長期以來對于GS5及以前克隆的Ghd7等一大批基因的研究，為通過生物技術進行改良來提高產量提供了新的可能。