野生稻（Oryza officinalis）中的一种特大穗基因ELP1能够增加稻粒数量和稻谷产量

《Theoretical and Applied Genetics》：An extra-large panicle gene ELP1 from wild rice Oryza officinalis increases grain number and grain yield

野生稻中克隆的调控水稻穗粒数的主效基因ELP1通过剪接异构体OsFBX148实现增产，其增效机制为长型剪接体抑制穗粒数而短型激活。研究结合远缘杂交、基因组重测序和关联分析，在染色体4的44kb区域内定位该基因，并证实其通过表观遗传调控机制提高产量。

　　

摘要

主要信息

通过基于地图的克隆策略，从野生稻Oryza officinalis中克隆出了具有理想产量的基因extra-large panicle 1（ELP1），该基因使每株植物的粒产量提高了约30%。

摘要

每穗粒数（GNP）是决定水稻产量的关键因素。野生稻Oryza officinalis属于超大型穗（ELP）类型，在其主穗上可产生大量谷粒（700±100粒）。然而，由于杂草特性、不兼容性障碍和连锁拖累等原因，O. officinalis中的这一理想产量性状尚未得到有效利用。本研究通过93-11与O. officinalis之间的种间远缘杂交获得了主穗上含有700粒谷粒的植株。遗传分析表明，ELP性状受数量控制。通过结合群体分离分析、全基因组重测序和关联分析，鉴定出三个控制ELP性状的 Quantitative Trait Loci（QTLs）；其中位于4号染色体上的QTL被确定为主要QTL（命名为ELP1），并进一步精细定位到44 kb的区域。ELP1编码一种含有F-box结构域的蛋白质（OsFBX148），其功能此前研究较少，且该蛋白会发生可变剪接。由此产生的两种异构体ELP1L和ELP1S对每穗粒数（GNP）具有相反的调控作用：过表达短异构体ELP1S分别使分蘖数和每穗粒数增加了约37.5%和37.6%，从而使每株植物的粒产量提高了约30%。单倍型分析显示，ELP1^{O. officinalis}等位基因是一种有价值的新型单倍型。我们的工作不仅成功鉴定了来自O. officinalis的优良产量基因，还揭示了可变剪接调控水稻每穗粒数的新机制。