遺傳發育所發現G蛋白調控稻米品質和產量的全新分子機制

隨著生活水平不斷提高，消費者對稻米品質也提出了更高要求。但目前高產水稻品種的品質往往相對較差，而優質水稻的產量相對較低。如何解決「高產不優質，優質不高產」矛盾一直是水稻育種面臨的難題。

近期，中國科學院遺傳與發育生物學研究所傅向東研究組在水稻優質和高產性狀協同改良的研究中取得重要進展，從長粒型美國粳稻品種L204中成功分離並克隆了一個控制稻米產量和品質協同提升的重要基因LGY3，該基因編碼一個MIKC型MADS-box家族蛋白OsMADS1。研究發現，OsMADS1轉錄因子可以直接與G蛋白γ亞基DEP1和GS3蛋白互作，共同調控下游靶基因的表達，揭示了G蛋白通過與MADS轉錄因子互作的全新分子調控機制，為深入研究G蛋白信號轉導途徑的分子基礎提供了新的切入點。

研究通過水稻種質資源測序分析發現，在尼瓦拉野生稻和熱帶粳稻中存在一種新的變異類型，編碼一個C端截短的蛋白OsMADS1lgy3。該等位變異可以讓稻米變得更加細長，有效減少堊白率和堊白面積，顯著提升了稻米在外觀、口感等方面的品質。然而，在我國大面積種植的高產水稻品種中卻不含這種自然變異類型。研究表明，將等位基因OsMADS1lgy3引入我國現有高產雜交水稻後，在顯著提升稻米品質的基礎上還可使其產量增加7％以上；將該等位基因OsMADS1lgy3和高產基因dep1聚合併應用到常規稻育種中，不僅可顯著提升稻米品質，還可提高水稻產量10%以上。DEP1-GS3-OsMADS1分子模塊的發現和應用有望解決水稻高產與優質之間的矛盾，未來可用於「超級稻」新品種培育，使得稻米能夠好吃又高產。

lgy3和dep1-1位點聚合後同時提高水稻產量和品質

相關研究成果發表在《自然-通訊》上。該研究得到了國家自然基金委、中科院分子模塊設計育種創新體系先導科技專項資助。

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