本報(bào)記者繆翼

　　一堆是粒短且堊白多，一堆是米粒細(xì)長(zhǎng)且晶瑩剔透的稻米，從中國(guó)水稻研究所王躍星博士給記者提供的兩堆稻米的外觀看，絕對(duì)是兩個(gè)截然不同的品種。其實(shí)，后者只是比前者多導(dǎo)入了一個(gè)神奇的基因——GrainLengthon？Chromosome7（GL7）。

　　GL7粒長(zhǎng)基因的獲得

　　據(jù)了解，國(guó)家一級(jí)優(yōu)質(zhì)秈稻粒長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)是米粒長(zhǎng)寬比≥3.0，然而不要小看3.0這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，就好像奧運(yùn)會(huì)百米跑道上0.01秒的突破，在稻米粒長(zhǎng)復(fù)雜而精確的遺傳調(diào)控機(jī)制前，即便是2.9與3.0，也是差之毫厘失之千里。中國(guó)水稻研究所超級(jí)稻種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)為此奮斗了10余年。

　　時(shí)間要追溯到2003年。隨著稻米市場(chǎng)的開放，消費(fèi)者對(duì)優(yōu)質(zhì)米的要求不僅局限于口味適合，而且要求外形美觀。于是，中國(guó)水稻研究所超級(jí)稻種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)將目標(biāo)定向了粒長(zhǎng)基因。

　　中國(guó)水稻研究所研究員朱旭東從四川省引進(jìn)了一批材料，并給這些材料編號(hào)為P1、P2、P3……此后，在大規(guī)模配組試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)具備優(yōu)良粒長(zhǎng)外觀品質(zhì)的秈稻品種——P13。將P13與日本品種“日本晴”雜交，雜種F1代出現(xiàn)了長(zhǎng)粒的表型。鑒于此，科學(xué)家進(jìn)一步通過基因和表型的關(guān)聯(lián)分析在P13中發(fā)現(xiàn)了GL7基因。隨后的10余年，研究團(tuán)隊(duì)通過分子標(biāo)記、基因克隆等技術(shù)手段，成功克隆了GL7基因。

　　“美國(guó)作為稻米出口大國(guó)，特別關(guān)注稻米的商品品質(zhì)，與絕大多數(shù)短圓狀的粳稻不同，美國(guó)的長(zhǎng)粒粳稻米粒細(xì)長(zhǎng)有光澤?！敝袊?guó)水稻研究所超級(jí)稻種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席研究員錢前告訴記者，“因此，對(duì)其粒形調(diào)控基因的克隆和功能研究有助于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種的培育?！?/p>

　　于是，2012年前后，研究團(tuán)隊(duì)便開始了系統(tǒng)的研究。研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)美國(guó)長(zhǎng)粒粳稻品種中，GL7位點(diǎn)發(fā)生了17.1kb的DNA大片段串聯(lián)重復(fù)，這一基因組結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致了GL7基因表達(dá)量的上升，同時(shí)還引起了其臨近的負(fù)調(diào)控因子表達(dá)的下調(diào)，引起粒長(zhǎng)增加，堊白度和堊白粒率降低，從而顯著改善稻米外觀品質(zhì)，揭示了美國(guó)長(zhǎng)粒粳稻粒長(zhǎng)復(fù)雜而精確的遺傳調(diào)控機(jī)制。

　　“≥3.0”不以犧牲產(chǎn)量為代價(jià)

　　隨著產(chǎn)量逐步增加，籽粒單粒重逐步增大，雜交水稻在我國(guó)南方稻區(qū)的推廣已經(jīng)占到了70%以上。然而，“許多品種的外觀品質(zhì)難以達(dá)到常規(guī)稻的水準(zhǔn)，尤其是一些配合力強(qiáng)、制種產(chǎn)量高的不育系，如II-32A、優(yōu)IA、龍?zhí)仄諥等，其所配置的雜交稻在稻米品質(zhì)上根本無(wú)法達(dá)到國(guó)家優(yōu)質(zhì)秈稻標(biāo)準(zhǔn)?！卞X前說，“高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)并不矛盾，卻很難兼顧?！?/p>

　　那么，什么才算得上外觀品質(zhì)優(yōu)？“按照國(guó)家一級(jí)優(yōu)質(zhì)秈稻外觀品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，米粒細(xì)長(zhǎng)（長(zhǎng)寬比≥3.0）、堊白粒率在10%以下?！卞X前介紹。

　　怎么才能得到優(yōu)質(zhì)又高產(chǎn)的秈稻？“我們通過對(duì)96個(gè)品種序列分析證實(shí)，“粵豐”等廣東優(yōu)質(zhì)秈稻品種品質(zhì)好的重要原因是由于同時(shí)聚合了GL7等優(yōu)勢(shì)位點(diǎn)?！蓖踯S星告訴記者，“可以說，導(dǎo)入GL7基因后的秈稻產(chǎn)量保持不變，而粒長(zhǎng)會(huì)增長(zhǎng)，堊白度和堊白粒率會(huì)降低，基本都能達(dá)到一級(jí)優(yōu)質(zhì)米標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

　　據(jù)了解，在印度人最喜愛的印度香米中一種谷粒改良基因使得產(chǎn)量下降了14%，而GL7基因的神奇之處就在于，是在保持高產(chǎn)量的同時(shí)提高品質(zhì)。“將GL7導(dǎo)入高產(chǎn)秈稻‘T461’后，育成的優(yōu)質(zhì)品種‘夏禾’同時(shí)兼顧高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的特性?！蓖踯S星說，“我們做了大量的類似實(shí)驗(yàn)，結(jié)果都是一致的?！?/p>

　　“≥3.0”與口感的兩全

　　一碗普通圓粒粳米飯賣2元，一碗長(zhǎng)粒粳米飯賣4元，你會(huì)怎么選？隨著人們生活水平的提高，對(duì)于作為一日三餐主食的大米的品質(zhì)要求也越來(lái)越高，并且需求也在逐漸變化，具有粘軟口感的長(zhǎng)粒粳稻品種當(dāng)然是首選。

　　可見，水稻粒形已經(jīng)成為重要的水稻育種農(nóng)藝性狀，以市場(chǎng)為導(dǎo)向的育種將會(huì)向著大有可為的長(zhǎng)粒粳稻轉(zhuǎn)變。

　　“這一基因可通過促進(jìn)縱向細(xì)胞分裂超過橫向細(xì)胞分裂，來(lái)誘導(dǎo)稻米形狀發(fā)生根本改變。由于GL7是顯性基因，使得可以利用它來(lái)構(gòu)建出雜交品種。而鄰近的一個(gè)基因編碼了一種參與將DNA轉(zhuǎn)錄為RNA的蛋白質(zhì)，其抑制了這一效應(yīng)，則可讓其喪失功能?！蓖踯S星從基因遺傳學(xué)的角度分析了粒形變化的機(jī)理，“將GL7基因通過雜交育種導(dǎo)入北方粳米品種中，為達(dá)到外觀品質(zhì)與口感的完美結(jié)合提供了快速可靠的途徑。目前能確定的是粳稻的外觀品質(zhì)絕對(duì)可以得到改良，但是否能百分之百達(dá)到‘≥3.0’還沒有定論。”

　　采訪到最后，錢前感慨，期待在不久的將來(lái)，通過GL7基因的開發(fā)利用，市場(chǎng)上將有更多外觀優(yōu)異的長(zhǎng)粒粳稻大米出現(xiàn)。