11月9日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈榮鑫/王海洋團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)權(quán)威期刊《Plant Biotechnology Journal》（影響因子13.26，生物學(xué)一區(qū)）在線發(fā)表了題為 “Targeted manipulation of grain shape genes effectively improves outcrossing rate and hybrid seed production in rice” 的研究論文（論文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.13959）。

 

　　該研究提出了一種挖掘柱頭外露基因的新策略，并鑒定到了三個(gè)調(diào)控柱頭外露率的關(guān)鍵基因。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種顯著提高秈稻和粳稻的柱頭外露率和雜交制種產(chǎn)量的有效策略。研究成果在解析水稻柱頭外露率調(diào)控機(jī)制和培育高柱頭外露率水稻不育系具有重要價(jià)值。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)沈榮鑫副教授和王海洋教授為論文通訊作者，碩士研究生朱薪宇、博士研究生茍亞軍和衡月芹副教授為論文共同第一作者。

 

　　雜交水稻是水稻增產(chǎn)的最重要途徑。在水稻雜交制種過程中，高柱頭外露率的不育系是提高制種產(chǎn)量的關(guān)鍵。雖然已經(jīng)報(bào)道了大量與柱頭外露率相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)，但極少有基因被克隆和功能表征，嚴(yán)重阻礙了不育系柱頭外露率的遺傳改良和育種效率的提高。因此，挖掘水稻柱頭外露率的關(guān)鍵調(diào)控基因?qū)μ岣唠s交水稻的制種產(chǎn)量具有重要價(jià)值。本研究提出了一種挖掘柱頭外露新基因的有效策略，通過對(duì)已克隆的粒型基因的系統(tǒng)分析，鑒定到了調(diào)控柱頭外露率的關(guān)鍵基因GS3、GW8和GS9。利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)創(chuàng)制了GS3、GW8和GS9的單突與多突變體，發(fā)現(xiàn)gs3/gw8/gs9顯著提高秈稻和粳稻的柱頭外露率（提升至50%以上）和雜交制種產(chǎn)量，且不影響水稻的生長(zhǎng)發(fā)育與農(nóng)藝性狀，在雜交稻育種上具有重要的應(yīng)用價(jià)值。研究還探究了突變體柱頭外露率提高的細(xì)胞與分子基礎(chǔ)。本研究為水稻柱頭外露率調(diào)控機(jī)制的解析奠定了重要基礎(chǔ)，為高柱頭外露率不育系的培育提供了有效策略。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和廣東省自然科學(xué)基金的資助。

 

　　文圖/生命科學(xué)學(xué)院