近日，華南農業大學生命科學學院研究員周海、莊楚雄和教授劉振蘭團隊與廣東省農業科學院水稻研究所研究員趙均良團隊合作，研究揭示了水稻花時調控基因和分子機制。相關成果發表于《植物生物技術雜志》。
雜交稻顯著提高了水稻產量，但目前傳統的秈稻品種間雜交稻增產乏力。而秈粳亞種間雜交具有更高的雜種優勢，可以在秈稻品種間雜交的基礎上再增產15–30%。但是，秈稻和粳稻的日間開花時間（一天中何時開花）差異較大，導致雜交制種產量低，雜交種子價格高昂，影響農民的經濟效益和秈粳雜交稻的推廣。
周海/莊楚雄團隊長期從事雜交水稻相關的分子機理研究，開展光溫敏不育研究以解決兩系雜交制種安全性差的問題，開展秈粳花時不遇研究以解決秈粳雜交制種產量低的問題。團隊前期報道了細胞壁果膠甲基酯化程度調控水稻日間開花時間的研究。該研究被認為翻開了水稻花時研究新的歷史一頁，首次揭示了水稻日間開花時間調控的分子機制，同時對如何有效解決雜交制種實踐中秈粳雜交親本間“花時不遇”問題提出了有效的解決方法，做到了基礎研究與生產實踐需求的無縫對接。
最新研究發現外源施加茉莉酸（JA）可以加速水稻日間開花，且開花數量與JA濃度呈正相關。進一步的研究發現：通過表達JA合成關鍵基因OsOPR7，敲除JA失活基因OsHAN1和JA信號途徑負調控因子OsJAZ7、OsJAZ9，分別使粳稻品種中花11提前1小時、2小時、50分鐘和1.5小時開花。分子機理研究表明，水稻臨近開花時，漿片中JA爆發性合成，可以促進漿片中細胞壁重塑基因的表達，從而影響漿片細胞壁的松弛程度，使漿片提前吸水膨脹，推開穎殼，實現提前開花。
對上述材料的產量性狀統計發現，除了OsHAN1敲除突變體產量輕微下降（但不影響雜交稻的產量），其他材料的產量沒有顯著改變。最重要的是，論文作者通過對粳型不育系進行相關基因改造后使其花時提前，從而實現了與秈型父本日間開花時間重合，使得雜交制種結實率提高到改造前不育系制種結實率的2.86倍，極大的提高了秈粳雜交制種產量。相關成果已經申請4件國家發明專利。
“挖掘水稻花時調控基因和分子機制，可為改良并協調秈粳雜交稻親本花時，從而提高制種產量提供理論基礎和基因資源。”論文共同通訊作者周海表示，該工作為秈粳雜交育種工作者提供了多個花時調控基因，探明了JA調控水稻花時的分子機制，可以根據需要在粳型不育系中使用不同的基因進行改良，以實現秈粳雜交制種自由，解決了秈粳雜交制種的瓶頸問題。
相關論文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.14343
本文鏈接：新研究揭示水稻花時調控基因和分子機制http://m.sq15.cn/show-11-4506-0.html
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