中国专家破解水稻产量调控“密码”
《自然》主刊子刊一年三次发表福建重要科研成果
2015年12月22日，最新一期国际权威科学杂志《自然》子刊《自然•植物》，发表中国科学院、福建师范大学、福建省农业科学院的联合研究成果，从稀有大粒水稻品种“RW11”，发现并克隆控制水稻粒长的显性关键因子GL2，成功破解了调控水稻籽粒大小与产量的分子机制。
至此，《自然》出版集团一年内第三次发表福建省的重要科研成就，表明我省科学家开创性研究获得国际科学界的广泛认可。7月23日《自然》主刊发表福建省农科院低甲烷高淀粉水稻育种研究，为破解粮食安全和遏制全球变暖提供新思路。11月2日《自然•遗传学》发表福建农林大学破译菠萝基因组，有助于品种改良与产业发展。
据悉，福建省农科院将按照有关规定，将重奖赵明富研究团队科研经费，尽快促进该成果的转化应用，为保障粮食安全，提供强有力的科技支撑。
中科院遗传所储成才研究小组与福建农科院水稻所赵明富研究小组，经过10多年的合作研究，从稀有大粒水稻品种“RW11”的第二条染色体上，发现并克隆一个控制水稻粒长的显性关键因子GL2，通过常规杂交，将“RW11”中的GL2回交转育到小粒水稻品种“博白B”之中，使水稻籽粒灌浆速度明显加快，千粒重增加27.1%，同时分蘖数、穗粒数也有显著增加，从而使单株产量增加16.6%。
田间小区试验表明，科研人员将GL2基因，通过杂交技术，导入到三个不同的水稻品种，水稻产量可分别提高6%、13%和14%。
水稻产量由分蘖数、穗粒数和粒重三要素所决定。然而在实际育种工作中，这三者间却存在非常强的负相关。也就是说，当某一个要素增加时，另外两种成份就会呈现减少现象，这也是水稻育种面临的一大难题。
联合研究团队通过生理生化、遗传学等手段，详细研究了GL2调控水稻籽粒大小的分子机制，发现了重要植物激素——油菜素内酯调控籽粒大小的特异性分支途径，诠释了调控水稻籽粒大小的分子机制，突破了决定水稻产量三要素（粒重、分蘖数、穗粒数）同时具有正向效应的育种难题，为水稻高产育种，提供了非常难得的育种材料和基因资源。
项目团队认为，研究能够取得突破性进展，得益于各级党委政府正确领导、科技等部门长期支持、专家团队持续攻关。据了解，这项研究先后获得福建省自然科学基金重点项目、国家自然科学基金、农业部、中国科学院和福建省农科院等多方面的资助。
《自然•植物》最新一期发表《GL2介导的油菜素内酯反应调控籽粒大小和水稻产量》的研究成果，有12位作者，中科院储成才与福建农科院赵明富为共同通讯作者，中科院车荣会、童红宁为共同第一作者。
据预测，到2030年，我国人口将达到16亿人的高峰，需要大幅度提高粮食单产和总产，以保障国家的粮食安全。农业部统计，2014年，福建省水稻总产量497.2万吨，我国水稻总产量2.09亿吨，全球水稻总产量约7.34亿吨。若这项成果得到大面积转化应用，按照小区增产平均值11%来推算，预计每年的增产潜力，将使福建水稻增产56万吨，我国水稻增产2300万吨，全球水稻增产8074万吨。
《Nature Plants》是国际学术界享有盛誉的《自然》出版集团，创办的植物科学类顶级学术期刊，编辑按照《自然》期刊一样的同行评审程序，公平严格独立审核，并迅速发表植物学基础与应用领域一流、原创、杰出的研究成果和重大进展，探究人类与植物的关系，以及植物学前沿研究的社会影响。
新闻链接：
水稻籽粒大小调控机制获重要进展
CCTV新闻频道：朝闻天下 2015年12月22日，片长：1：42分钟
网址：http://news.cntv.cn/2015/12/22/VIDE1450746199802946.shtml
【解说+画面】水稻产量由分蘖数、穗粒数和粒重三要素所决定。然而在实际育种工作中，这三者间却存在非常强的负相关，也就是说，当某一个要素增加时，另外两种成份就会呈现减少的现象，这也是水稻育种的一大难题。中科院遗传发育所与福建农科院，经过十多年的合作，在水稻第二条染色体上，发现并克隆一个能控制水稻粒长的基因。
【同期声】中科院遗传与发育生物技术研究所 储成才研究员：我们发现GL2这个基因，实际上这个基因它可以增加水稻的千粒重，但对水稻的分蘖数和穗粒数是没有任何影响，所在在生产上应该是具有非常大的应用价值。
【解说+画面】科研人员通过生理生化、遗传学等手段，才进一步诠释了该基因调控水稻籽粒大小的分子机制，为水稻高产育种提供了非常难得的育种材料和基因资源。田间小区试验表明，科研人员将GL2基因，通过杂交技术，导入到三个不同的水稻品种，水稻产量可分别提高6%、13%、14%。
【同期声】中科院遗传与发育生物技术研究所 储成才研究员：这样我们预测到2030年，实际上我们国家人口达到16亿的这种高峰，要求我们这个粮食单产大幅度提高，在过去十五年，我们国家粮食单产总共只有提升7.1%。所以我想这个基因，如果运用到一些品种中间，将对我们国家粮食会起到非常大的作用。
遗传发育所等揭示水稻籽粒大小调控机制
2015年12月22日18:27 来源：中国科学院网
中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才研究组与福建农科院赵明富研究组经过10多年的合作，从一个非常稀有的水稻大粒材料rw11中克隆了一个控制水稻粒长的显性关键因子gl2。
gl2编码一个植物类特异性转录因子——生长调控因子，通过常规的杂交将rw11中的gl2回交转育到小粒水稻品种博白b中，改良的博白b品种籽粒灌浆速度明显加快，千粒重由19.38克增加到24.64克，增加27.1%，最为重要的是，含有gl2的近等基因系不仅籽粒增大，分蘖数和穗粒数也有显著增加，从而使单株产量增加16.6%。
进一步通过生理、生化及遗传学等手段对gl2调控水稻籽粒大小的分子机制进行详细研究，科研人员发现了重要植物激素——油菜素内酯信号途径下游的一条调控籽粒大小的特异性分支途径，这项研究不仅诠释了调控水稻籽粒大小的分子机制，更为重要的是，为水稻高产育种提供了非常难得的育种材料和基因资源。
该项研究成果于12月22日在线发表在natureplants杂志（doi:10.1038/nplants.2015.195）上。储成才研究组博士后车荣会和副研究员童红宁为该文章的共同第一作者。该项研究得到了自然科学基金委和中国科学院的资助。
注解：
1、gl2特异性地调控籽粒大小而不改变株型。
2、bbb，博白b，小粒水稻品种。
3、rw11，大粒水稻品种。
4、nil-gl2，利用gl2改良的博白b品种。
（完）
