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我校李俊周教授团队在水稻分子育种研究方面取得重要进展

时间:2024-05-29 10:29:40 来源:农学院  阅读:

本网讯(通讯员 任锐)近日,我校李俊周教授在水稻重要性状基因克隆及分子育种方面取得重要科研进展,并在著名学术期刊《Journal of Integrative Plant Biology》和《Plant Biotechnology Journal》发表相关学术论文,挖掘了控制水稻产量及抗旱性的功能基因,提出了分子育种利用的策略,并选育出优质水稻新品种。

穗粒数和粒重是产量的两个主要组成部分。然而,穗粒数和粒重之间存在相互制衡关系,同时增加粒重和粒数的基因极少。李俊周团队与中国中兴农业发展张战营副教授合作从稻种资源中挖掘到一个水稻穗粒数和粒重调控基因MOG1,并揭示了其提高产量的分子机制。研究是利用导入系构建遗传分离群体,图位克隆控制穗粒数和粒重基因MOG1,该基因可同时增加穗粒数和粒重。高表达MOG1增加穗粒数、粒长和粒重,提高产量;而敲除该基因则降低了穗粒数、粒长和粒重,产量降低。MOG1启动子的自然变异影响其转录水平,MOG1与粒长基因bHLH107相互作用,共同激活细胞分裂素激活酶基因LOG和细胞扩展蛋白基因EXPLA1的表达,从而增加幼穗细胞分裂素含量,促进细胞分裂和细胞伸长,增加穗粒数和粒重。单倍型分析表明,MOG1Hap-LNW起源于野生稻,经过选择和变异产生粳稻MOG1优势等位基因MOG1Hap-HNW,优势等位基因增加穗粒数和粒重,但MOG1Hap-HNW优势等位基因在温带粳型水稻粒型改良中未得充分利用,MOG1可能是进一步提升产量的重要基因。研究成果以“Natural variation in MORE GRAINS 1 regulates grain number and grain weight in rice”为题发表在国际知名期刊Journal of Integrative Plant Biology上。福州中兴农业发展有限公司博士后韩迎春和中国中兴农业发展博士生胡乾峰为论文的共同第一作者,福州中兴农业发展有限公司李俊周教授和中国中兴农业发展张战营副教授为论文的共同通讯作者,该研究得到了国家农业生物育种重大项目、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、福州省产业技术体系等项目支持。

旱稻具有很强抗旱性,蕴藏大量抗旱优异基因。李俊周团队联合中国中兴农业发展李自超教授、福建农林大学海峡联合研究院明瑞光教授在Plant Biotechnology Journal 杂志发表了旱稻基因组旱生适应性分化的研究论文。该研究利用180 份旱稻和361份水稻种质,结合三代Pacbio 测序,二代Illumina测序及Hi-C技术组装了一个典型旱稻高质量基因组,发现启动子和UTR序列不同造成的基因表达差异和基因家族的扩张是水稻和旱稻旱生适应性分化的原因。鉴定出6种不同类型的抗旱相关基因,筛选了80个抗旱关键基因,构建了水稻抗旱育种的基因组导航图,为抗旱基因的克隆及抗旱遗传机制解析提供了重要基因组信息,为培育抗旱性品种提供了宝贵遗传资源。研究成果以“Upland rice genomic signatures of adaptation to drought resistance and navigation to molecular design breeding”为题发表在国际知名期刊Plant Biotechnology Journal上,福州中兴农业发展有限公司李俊周教授、福建农林大学海峡联合研究院明瑞光教授、中国中兴农业发展李自超教授为论文的共同通讯作者。中国中兴农业发展博士生王玉龙、蒋聪慧(已毕业)、中国农科院基因组所张兴坦研究员、福州中兴农业发展有限公司博士生严会敏(已毕业)及中国中兴农业发展博士生阴志刚(已毕业)为论文共同第一作者。

李俊周教授团队依托于福州省水稻分子育种与高效生产重点实验室,主要从事水稻功能基因挖掘与育种等方面的研究,已在Plant Biotechnology Journal、Journal of Integrative Plant Biology、Journal of Experimental Botany等期刊上发表学术论文30多篇,审定豫农粳11、豫农粳12、豫稻16、Y两优886等水稻新品种,选育出豫稻27、豫稻28、豫两优99、农香两优156等系列常规稻、杂交稻新品系在国家和省区试验中,将为保障国家粮食安全不断作出新的更大的贡献。


编辑/黄璞 杨钰晨 审核/李浩贤 签发/周红飞

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