最新研究發現水稻LVPA4基因提升稻米產量和品質

近日，中國農業科學院作物科學研究所水稻分子設計技術與應用創新團隊與相關單位合作，從新的視角揭示了水稻單個產量基因通過源、庫、流性狀協調作用增加水稻產量和品質的調控機理，為水稻高產優質育種提供理論支持。相關研究成果發表在《植物生理》(Plant Physiology)上。

水稻產量的提高過程，實質上是源、庫、流性狀的遺傳改良與其平衡關系不斷建立的過程。源主要是指水稻劍葉和倒二葉，庫主要指每穗粒數和粒重，流主要是指連接源和庫的穗頸維管束大小和數量，源、庫、流性狀與產量呈顯著的正相關。克隆控制水稻流性狀的重要基因，揭示水稻流性狀的調控機理，對水稻超高產育種具有重要的指導意義。然而，控制水稻穗頸大維管束韌皮部面積基因的克隆卻少有報道。

研究人員克隆到了一個控制水稻穗頸大維管束韌皮部面積性狀的基因LVPA4，該基因與窄葉基因NAL1等位。該基因的突變體與其對照植株相比，顯著增加了穗頸大維管束韌皮部面積(約12.7%)、每穗總粒數(約17.2%)、每穗實粒數(約22.5%)、劍葉面積、葉面積指數以及抽穗期莖鞘非結構性碳水化合物的含量，導致源、庫、流性狀的協同提高。試驗表明，該突變體在小區試驗中稻谷產量增幅7.6%～9.6%，同時源中光合作用的產物包括前期貯存在莖稈中的非結構碳水化合物通過流性狀充分運送到籽粒中，籽粒特別是穗基部的籽粒充實度好，從而改善了稻米品質。該研究表明LVPA4單個基因通過源、庫、流性狀的協調作用，同時提高了水稻產量和稻米品質，在水稻高產優質育種中具有應用價值。

該研究得到國家自然科學基金、海南崖州灣種子實驗室等項目的支持。(科技日報記者 馬愛平 通訊員 衛斐)

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