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水稻是全國人民生活中最重要的糧食作物之一，有超過60%的人以大米為主食。如何培育出產量更高、品質更好的水稻？這是農業科學家們不斷探究的問題。　　在2月15日“科創中國·天府科技云服務大會”開幕式上發布的“待轉化十大重大科技成果”之一——“一種水稻粒型相關蛋白GIF1及其編碼基因與應用”給出了一個新的解決思路。據悉，此項研究成果由四川農業大學水稻研究所李雙成、李平團隊研發取得，轉化落地后有望使水稻的千 粒 重 增 加20%，讓人們吃上更“胖”的米粒。　　那么，“大米增重”成果背后有哪些秘密？　　想讓大米“長胖”？給它準備一件“寬敞外套”　　能讓“大米增重”的分子模塊是這項成果的核心。相關研究論文顯示，該成果證明了OsmiR396c-GLW2-OsGIF1分子模塊調控水稻粒型和粒重，該模塊的導入可使水稻的千粒重增加20%，從而提高水稻產量。但是此分子模塊讓米粒“長胖”的原理是什么呢？簡而言之，就是在米粒“出生”時給它準備一件“寬敞的外套”。　　四川農業大學水稻研究所生物技術團隊主任、西南作物基因資源發掘與利用國家重點實驗室研究人員李雙成教授告訴記者，目前的研究普遍認為，在光合足夠的情況下，水稻種子營養物質的產生和積累是足夠的，但如果“庫容”不夠，米粒也無法長得更大。　　“庫容”即是穎殼（稻殼）的容量，對殼中糙米大小的影響非常大，“如果水稻最初形成的穎殼小了，里面灌漿再充分、作物產生的淀粉再多，最終形成的米粒最多就是飽滿一點，很難增大。”　　而他們發現的分子模塊主要通過調控細胞的擴張和增殖，在水稻籽粒發育的早期將穎殼擴大，“當穎殼足夠寬敞的情況下，只要作物的光合作用沒有受阻，理論上它的籽粒就會變大。”　　有趣的是，后來該分子模塊的核心組分還被其他研究證實是一個“氮高效”基因，“它不但可以促使穎殼長大，實際上也提高了水稻的氮素吸收和同化轉運過程。”李雙成表示，這是一個令人興奮的新發現，意味著這個分子模塊在提高產量的同時，還有助于節省肥料、保護環境。　　8年攻關確定目標分子模塊　　“影響水稻產量的因子有很多，包括千粒重、穗粒數、結實率等，2020年前，我國對千粒重基因相關研究進展較好。”據李雙成介紹，決定粒重性狀的相關基因受環境影響小、遺傳效應大，這也是他們團隊選擇從它入手的原因。　　定下方向后，研究團隊進行了約8年的努力。這個過程中，他們很幸運地找到了千粒重達到60克，重量為平常稻谷1倍多的水稻材料作為基因供體，但也遇到過重重困難。李雙成認為其中最具挑戰性的就是將目標基因克隆出來，以及系統地證明它的功能。　　“我們在構建遺傳群體、連續回交方面花了大概四五年時間。”他表示，由于水稻的千粒重是由眾多基因共同決定的，為了探究究竟是哪些基因真正起到了提高粒重的作用，團隊需要通過雜交、持續回交的方式“過濾”無關基因，并建立近等基因系來進行研究觀察。　　而在拿到目標基因后，團隊還需要通過遺傳轉化，即轉基因的方式，證明該基因可以發揮作用，“比方說把這個基因轉到小粒水稻品種里面去，看其最后的稻米會不會變大，或者將大粒水稻品種中的該基因‘沉默’，看它結出的稻米會不會變小。”但由于當時采用的秈稻大粒材料遺傳轉化效率極低，團隊不得不將該基因導入其他易于轉化的秈稻背景，同時借助了部分粳稻材料，這一步也耗費了大量時間。　　李雙成也提到，隨著科技水平的進步，以前的這些難題現在已不那么難解。比如基因組學、代謝組學等組學技術飛速發展，尋找某些性狀的基因不完全依賴于耗費大量精力建立細致的近等基因系，“現在的測序技術可以快速地測出一組水稻的全部基因組，再通過大數據的方式將它與目標性狀關聯，即可以讓計算機幫我們找出和目標性狀相關的基因變化，從而拿到需要的基因序列。”　　分子模塊設計育種 像搭樂高一樣改良作物　　“一種水稻粒型相關蛋白GIF1及其編碼基因與應用”這項成果屬分子模塊設計育種技術領域，這類技術始于分子設計育種理念，相比傳統育種技術，大大提高了育種的精確度和效率。　　那么分子模塊設計育種的主要特征是什么？李雙成把它比喻成“搭樂高積木”，“比如我們知道一個能決定水稻高產性狀的分子模塊，如果哪個品種缺少這一模塊，我們就可以直接把這個模塊導入該品種，相當于把一塊新的積木累加到這個品種原有的‘樂高基因塔上’。”　　聽上去簡單，但拿什么“積木”、搭哪座“塔”、如何實現“有效搭建”等都藏著大學問。　　據李雙成介紹，比如在了解“積木”用途，即解析分子模塊，了解決定產量、品質、抗病等性狀的功能模塊方面，學界已有多年的研究歷史，雖然目前已有大量的相關基因被“解密”，但實際用于育種的分子模塊還是相對較少。　　為了高效地驗證分子模塊的相互影響，業界正在開展分子模塊設計育種相關的計算機模擬技術應用，“現在我們把已解析的分子模塊的功能和信息輸進計算機，它就能高效模擬出這些模塊的理論耦合效果。雖然最后我們還是得通過傳統手段去驗證這些預測的有效性，但這無疑有助于加快研究的進程。”　　（據《四川農村日報》等)　　農技能量站　　稻谷由外到內依次是：　　稻殼：作為胚乳的保護組織，含有大量的粗纖維和結合礦物質(硅)，質地堅硬。　　果皮和種皮（米糠）：含有較多的纖維素、脂肪、蛋白質和礦物質。　　珠心層與糊粉層（米糠）：糊粉層含有豐富的脂肪蛋白質和維生素等，營養價值比果皮、種皮和珠心層高，但細胞壁較厚，不易消化。　　胚乳（精米）：由含淀粉的細胞組織組成，細胞內充滿淀粉粒，淀粉粒之間填充蛋白質。是稻谷籽粒中口感最好的部分，我們常吃的米粒一般就是胚乳。　　胚：有較多的脂肪、蛋白質等。

標簽： 等基因系 四川農業大學 的情況下