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科技创新进展:超矮秆新型水稻种质助推水稻生物学基础研究 
作者:重点实验室
来源:中国水稻研究所
发布时间:2018-08-21

  8月17日,我所种质创新团队在《Molecular Plant》在线发表了题为“Xiaowei, A New Rice Germplasm for Large-Scale Indoor Research”的论文,报道了一种新型的水稻种质“小薇”,可以像双子叶模式植物拟南芥一样,在实验室内进行大规模的种植和筛选。

  水稻作为单子叶植物生物学研究的模式植物,基因组与功能基因研究等方面取得飞速进步。与同为模式植物的拟南芥相比,开展水稻相关的基础研究需要较大的室外大田或温室,而且其较长的生长周期和对自然环境的高度依赖性,制约了水稻生物学基础研究的进一步发展,尤其是在水稻逆境抗性、水稻--病原菌互作等方面。


  经过十余年的攻关,该团队通过EMS诱变和遗传突变筛选,获得了一种新型的水稻品系“小薇”,该类型品种具有生长周期短、株型和生物量小、空间利用率高等优势,可以像双子叶模式植物拟南芥一样,在实验室内进行大规模的种植和筛选,并且实现表型精确鉴定。研究发现,小薇的超矮秆表型是由于D18的突变导致。D18是GA生物合成基因(OsGA3ox2),其对应突变体除株高显著降低后,其他农艺性状与野生型无显著性差异。为进一步拓展小薇在水稻遗传研究中的使用,团队研究人员通过连续回交,将d18基因导入籼稻品种93-11中,获得了籼稻背景下的“小薇93”,解决了利用小薇背景下的遗传材料进行遗传分析及相关研究中杂交配组的问题。为进一步优化该室内基础研究体系,研究人员将早熟基因Se5导入“小薇日本晴”中,解决了水稻生长周期过长的问题。通过节间伸长控制基因EUI1和散生基因LAZY1的克隆,验证了“小薇”的实用性和室内研究体系的可操作性。

  “小薇”的发掘和水稻室内基础研究体系的建立和使用,可以使得之前在大田环境下很难开展的研究,在室内可控的、均一可重复条件下进行操作,可促进耐盐、低高温和病虫害等生物逆境和非生物逆境相关研究。在小薇中鉴定的有利基因型,可通过常规的杂交、回交的方式应用于水稻分子育种。“小薇”的发现,可以促使更多的生物学家选择水稻为研究对象来开展基础研究,其不仅可以为大田作物提供范本,也为林木等植物的遗传学研究模式提供理论参供。

  该研究得到国家自然科学基金委和中国农业科学院创新工程的资助,我所胡时开博士为第一作者,钱前研究员为通讯作者。

  文章链接:

  https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(18)30245-4


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