东北地理所在水稻早熟高产分子机制研究方面取得重要进展

自上世纪70年代以来，随着杂交水稻的技术体系逐渐成熟及在我国大面积的推广应用，极大解决了我国粮食安全问题。然而我国杂交稻早期存在“优而不早，早而不优”，即“高产不早熟，早熟不高产”的问题。培育的杂交组合一般生育期偏长，限制了优质高产组合在实际生产中的广泛应用。因此，培育早熟高产水稻一直是育种学家的重要攻关方向。尽管在过去30年来育种学家们育成了许多早熟品种，在实践育种中解决了杂交早稻“优而不早，早而不优”的技术难关，但是这些早熟高产的分子生理机制仍未得到解析。

东北地理所水稻分子育种学科组方军研究员团队，通过和中科院遗传发育生物学研究所、四川农业大学等多家单位联合攻关，成功克隆了一个显性早熟长链非编码基因Ef-cd，深入揭示了Ef-cd基因调控水稻早熟的分子机制。该研究成果于2019年9月10日正式发表在美国科学院院刊PNAS上（https://www.pnas.org/content/116/37/18717），并作为同期亮点文章进行推荐（https://www.pnas.org/content/116/37/18149），同时华中农业大学吴昌银教授在植物学报（doi: 10.11983/CBB19163）进行了热点点评。

东北地理所方军和江西师范大学张帆涛教授为该论文共同第一作者，储成才研究员、邓晓建研究员和方军为通讯作者。该研究获得国家自然基金（31371588,91335107和30771314）、国家重点研发项目（2016YFD0101801,2017YFD0100501）及国家转基因生物新品种培育重大专项（2018ZX0800912B）等项目资助。

图1. Ef-cd 近等基因系杂交稻E-Y-两优527（Y58S/E-蜀恢527，右侧四个株系）与非近等基因系杂交稻Y-两优527（Y58S/蜀恢527，左侧4个株系）相比早熟

近日应Molecular Plant邀请，中国水稻研究所钱前研究员和东北地理所于洋助理研究员进一步对该成果发表微评（doi: https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.10.008.）。文章指出，在当前水稻生产新形势下，Ef-cd基因的挖掘和利用将有力促进适应连作，尤其是粮经、粮菜、粮油连作稻的早熟丰产；有望解决当前籼粳交亚种间杂交优势利用上存在的“超亲晚熟”等问题。同时也总结了近年来发现的与水稻重要农艺性状相关的其他长链非编码基因在水稻育种中的重要作用。

文章信息：

Fang, J., Zhang, F.T., Wang, H.R., Wang, Wei., Zhao, F., Li, Z.J., Sun, C.H., Chen F.M., Xu, F., Chang, S.Q., et al. (2019). Ef-cd locus shortens rice maturity duration without yield penalty. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 116:18717-18722.

Wu C.Y. (2019).Ef-cd, encoding a long noncoding RNA, shortens duration of maturity without yield penalty in rice. Chin. Bull. Bot. 54(5): 0-0.

Yu, Y.，Qian, Q. (2019). Rice Breeding: A Long Noncoding Locus with Great Potential. Mol. Plant. Doi:https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.10.008.