近日，《植物生物技術(shù)雜志》在線發(fā)表了揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授劉巧泉課題組最新研究成果。該團(tuán)隊通過編輯啟動子和葉片特異超量表達(dá)的方式，對水稻葡聚糖水二激酶1基因功能進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)該基因是改良水稻農(nóng)藝性狀、提升水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵基因。

論文通訊作者、揚(yáng)州大學(xué)教授李錢峰介紹，源庫關(guān)系是決定作物整體農(nóng)藝性狀的核心。克隆和鑒定參與源庫動態(tài)調(diào)控的關(guān)鍵基因是提高作物產(chǎn)量的關(guān)鍵。然而，目前在水稻中發(fā)現(xiàn)的具有潛在應(yīng)用價值的源基因還很少。

葡聚糖水二激酶1廣泛存在于植物中，在源組織瞬時淀粉降解途徑的第一步發(fā)揮關(guān)鍵作用，但目前有關(guān)其進(jìn)化途徑和酶的功能，大部分仍然未知。

李錢峰說，研究團(tuán)隊使用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)對水稻葡聚糖水二激酶1基因的啟動子區(qū)域進(jìn)行修飾。通過對獲得的葡聚糖水二激酶1突變體植株進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，啟動子發(fā)生編輯后，葡聚糖水二激酶1基因表達(dá)量下調(diào)，這對水稻的生長發(fā)育沒有明顯影響，但對其籽粒透明度和種子萌發(fā)有一定影響。使用Osl2啟動子在葉片中特異性超表達(dá)葡聚糖水二激酶1基因后，水稻產(chǎn)量、粒形、品質(zhì)等多個關(guān)鍵性狀均得到顯著改善。

李錢峰說，該研究結(jié)果表明，葡聚糖水二激酶1可以成為利用生物技術(shù)協(xié)同提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的理想靶基因。通過與良種、良法和先進(jìn)裝備技術(shù)融合，將有效改變水稻生產(chǎn)現(xiàn)狀，促進(jìn)水稻走向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。(記者李晨通訊員陸江峰)