據該論文作者之一、中國水稻研究所博士胡江介紹,常見水稻品種的千粒重在25克到30克之間,但浙江的一個地方品種“寶大粒”的千粒重高達48克,研究人員通過圖位克隆的方法,在其2號染色體上、被命名為GS2的位置,發現了一個稀有的顯性突變——AA。胡江說,“首先是定位到GS2基因,然后發現了一個珍貴的突變。GS2常有,但顯性突變不常有”。水稻中都有GS2基因,常見的都是GS2基因的隱性基因型——aa,導致其增產作用沒發揮出來。育種的任務就是將顯性基因型引入水稻品種中,實現增產。
研究顯示, GS2顯性突變能促進稻粒穎片細胞的分裂和生長,最終導致穗長、粒重,從而增產。
此前,錢前課題組、李家洋課題組與中國水稻研究所朱旭東課題組,聯合發現了能夠顯著改善稻米外觀品質的基因GL7,并闡述了其調控機制,論文日前在線發表在國際學術期刊《自然·遺傳》上。據錢前介紹,優質高產是農業永恒的主題,水稻的產量和品質由很多基因共同決定,而研究人員的工作就是,從種質資源中發掘出新基因,如同發現一個又一個的“人才”。GL7基因在不影響產量的前提下改進品質,GS2能顯著增產,它們將在未來5到10年內,在水稻生產中發揮作用。
1998年,國際水稻基因組測序計劃啟動,2002年12月圓滿完成。此后,2011年12月,中國主導的50個水稻基因組重測序及遺傳變異數據庫構建完成。2014年11月,中國科學家完成了亞洲栽培稻5個“近親”的全基因組測序,獲得了高質量的基因組參考序列。胡江解釋說,“這些測序工作都有望進一步推動水稻品種的改良,但測序拿到的是一個個‘代碼’,而‘代碼’有什么含義——‘是不是基因’、‘什么功能’,需要實驗來一步步驗證和解釋,即對‘代碼’進行注釋、注解。GS2、GL7就是一個個注解。通過傳統育種的方法,如高世代回交,已經能夠將GS2等基因引入到雜交稻中,從而在超級稻的基礎上,進一步增產。”