提升水稻产量和品质关键基因找到

该项目负责人李钱峰介绍，源库关系是决定作物整体农艺性状的核心。克隆和鉴定参与源库动态调控的关键基因是提高作物产量的关键。然而，目前在水稻中发现的具有潜在应用价值的源基因还很少。葡聚糖水二激酶1（Glucan,Water-Dikinase1,GWD1）在源组织瞬时淀粉降解途径的第一步发挥关键作用的酶，能够催化α-葡聚糖、ATP与水反应生成α-葡聚糖磷酸单酯、AMP和正磷酸盐。GWD1在植物中广泛存在，但目前有关其进化途径和酶的功能，大部分仍然未知。

“我们研究团队使用CRISPR/Cas9基因编辑系统对水稻GWD1基因的启动子区域进行修饰，对获得的GWD1突变体植株进行分析，发现启动子发生编辑后，GWD1基因表达下调，这对水稻的生长发育没有明显影响，但对其籽粒透明度和种子萌发有一定的影响。有意思的是，使用Osl2启动子在叶片中特异性超表达GWD1基因后，水稻的产量、粒形、稻米品质、种子萌发和抗逆性等多个关键性状均得到显著改善。”李钱峰说。

李钱峰告诉记者，该研究结果表明，GWD1不仅参与了源组织（如叶片）中的瞬时淀粉降解过程，在种子这一库组织中也发挥着重要的作用。这使得GWD1可以成为利用生物技术协同提高水稻产量和品质的理想靶基因。未来通过与良种、良法和先进装备技术融合，将有效改变水稻生产现状，促进水稻走向高产优质。