长江日报大武汉客户端7月28日讯“同样生长条件下，无需特别关照，水稻可增加7%～15%的产量。”华中农业大学邢永忠教授课题组（水稻产量生物学实验室）经过12年攻关找到一个水稻的重要增产基因GY3，邢永忠告诉长江日报记者，该基因通过调控细胞分裂素的合成，可显著增加水稻每穗粒数，将试验产量提高7%～15%。这一发现为水稻高产育种提供了重要的基因资源。

北京时间2023年7月27日22:00，《自然-遗传学》杂志在线发表了这一研究论文，“Suppressing　a　phosphohydrolase　of　cytokinin　nucleotide　enhances　grain　yield　in　rice”。华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室已出站博士后吴比博士为该论文第一作者，邢永忠教授为通讯作者。

(资料图)

粳稻GY3提高籼稻恢复系及其配制的杂交种产量。

水稻是世界上三大粮食作物之一。2020年，我国水稻种植面积4.5亿亩，产量超过2.1亿吨。培育高产优质的水稻品种，不仅是科学研究领域的重要课题，也是我国粮食安全的重要保障。

我国种植的籼稻和粳稻，在漫长的亚种分化和长期的育种选择过程中，粳稻（短圆形）和籼稻（细长形）不仅在稻米外形特征表现出巨大的差异，而且在基因组水平也有很大不同。

针对水稻籼粳亚种间产量形成的机制异同问题，邢永忠教授课题组博士后吴比等开展了近12年的研究，发现了一种新的细胞分裂素合成途径，解析了水稻增产重要基因GY3的调控机制，对水稻遗传改良具有重要的意义。

团队利用籼稻品种特青和粳稻品种02428构建的高级遗传群体无性繁殖了产量基因GY3，发现粳稻来源的GY3为优良等位基因，具有增产效应。团队在粳稻GY3启动子区域鉴定到一个反转座子插入，该反转座子的插入增强了GY3启动子区域的表观修饰，降低GY3表达量，从而增加每穗粒数和谷物产量。

通过体内体外实验，进一步证明了GY3参与了细胞分裂素的“两步法”合成，敲除或者抑制GY3的表达，可减少细胞分裂素合成前体底物的无效消耗，提高体内活性细胞分裂素含量，从而增加水稻产量。

“水稻体内的物质既可生成无活性的细胞分子，也可生成有活性的细胞分子，要想有活性的细胞分子增加，就要把无活性的细胞堵死。也就是把做无用功的细胞堵死，所有能量都用来做有用功，水稻产量自然增加。”邢永忠进一步解释增产基因GY3的工作原理。

目前，在试验田进行的试验获得成功。团队将GY3优良等位基因导入93-11等4个籼稻恢复系后，发现改良的恢复系小区产量提高9.1%～16.3%。利用这些改良恢复系配制的杂交种，也比原始杂种小区产量提高7.4%～15.4%。这些结果表明，GY3可作为籼稻高产育种的重要基因，有望推动籼稻品种产量的大幅度提升。（长江日报记者杨佳峰 通讯员蒋朝常 匡敏）

【编辑：邓腊秀】

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