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供求讯息油料所创新团队破解了油菜粒重调控分

从中国农业科学院油料作物研究所获悉,由中国农科院副院长王汉中研究员领衔的油菜遗传改良创新团队最新研究发现,油菜A9染色体上ARF18基因的变异可调控粒重,且不改变角粒数,从而对产量产生影响。这项发现为油菜高产品种的分子设计和培育奠定了基础。同时,ARF18基因成为国际上通过图位克隆获得的第一个多倍体作物产量基因,为小麦、棉花等其它重要多倍体作物产量基因克隆提供了借鉴。相关成果于8月31日在线发表于国际着名学术期刊《美国科学院院刊》。

粮油等主要农作物的价值70%来源于种子,种子产量的遗传改良一直是作物研究的重点,其功能基因克隆也是国际竞争的热点。而种子产量是由多基因控制的数量性状,特别是重要多倍体作物如小麦、油菜、棉花等,其基因组非常复杂,种子产量基因的图位克隆一直未能获得突破。虽然国际上很多团队在10余年前就获得了不少甘蓝型油菜的粒重主效QTLs,但此前未见其粒重基因被图位克隆的报道。

该团队利用千粒重差异显着的甘蓝型油菜品系zy72360和R1以及关联群体,通过连锁分析、关联分析、亲本序列比对和转基因验证,最终确定ARF18是调控粒重和角果长度的目标基因,该基因的过量表达可使粒重变异15%,而角粒数保持不变。研究表明,ARF18具有转录抑制活性。

种子是子代,角果皮是母体器官,该团队研究发现,种子粒重表型主要受母体基因型调控。由于角果皮的光合产物为种子中后期发育提供主要碳源,研究人员结合基因表达模式和转录组分析认为,油菜zy72360的ARF18功能丧失导致角果变长,从而增加了角果皮光合面积,为种子发育提供了更多的光合产物,进而导致种子粒重增加。

该项研究成果是在科技部973和863项目、国家油菜产业技术体系以及中国农科院创新工程的资助下完成的。刘静和华玮博士为该文章的共同第一作者,王汉中研究员为通讯作者。

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