寻找提高水稻产量和品质的关键基因

记者22日从扬州大学获悉，扬州大学农学院刘巧泉教授课题组通过编辑启动子和叶片特异性过表达鉴定了水稻GWD1基因的功能，发现该基因是改良水稻农艺性状、提高水稻产量和品质的关键基因。

项目负责人李前峰表示，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很少。1(葡聚糖，Water-Dikinase1，GWD1 (gwd1)在源组织瞬时淀粉降解途径的第一步中起关键作用，可催化-葡聚糖和ATP与水反应生成-葡聚糖磷酸单酯、AMP和正磷酸盐。GWD1在植物中广泛存在，但目前对其大部分进化途径和酶功能仍不清楚。

“我们的研究团队利用CRISPR/Cas9基因编辑系统对水稻GWD1基因的启动子区进行了修饰，并对获得的GWD1突变植株进行了分析。研究发现，编辑启动子后GWD1基因表达下调，对水稻生长发育无明显影响，但对其籽粒透明度和种子萌发有一定影响。有趣的是，利用Osl2启动子在叶片中特异性过表达GWD1基因后，水稻产量、粒形、稻米品质、种子萌发和抗逆性等多项关键性状得到显著改善。”李前锋说。

李前峰告诉记者，本研究结果表明，GWD1不仅参与了源组织(如叶片)中淀粉的瞬时降解过程，而且在种子中也发挥了重要作用。因此，GWD1可作为生物技术改良水稻产量和品质的理想靶基因。未来，与良种、好方法、先进设备技术的融合，将有效改变水稻生产现状，促进水稻高产优质。