为谷类作物的产量性状改良提供重要技术储备

　　２７日从复旦大学传出信息：该校生命科学院研究人员在国际上首次发现可使谷类种子变成“大个子”的基因片断——位于开花基因FCA中名为RRM1的结构域。专家指出，RRM1基因片断带来大粒种子的奥秘是：它可使植株的所有细胞变大。据悉，相关论文日前发表在学术刊物《整合植物生物学》上。
　　
　　生物在漫长进化过程中，是如何变大的？近年来，在基因层面对生物体变大进行探索，已成为生命科学研究的热点之一。而复旦大学专家发现谷类“大个子”基因片断，却来自“无心插柳”。
　　
　　项目负责人、生命科学院杨金水教授说，两年前为了研究水稻开花基因FCA的具体影响，他要求自己的埃及博士生协助将其中的RRM1片断以“反向”形式导入实验用的粳稻。可能因为语言理解上的偏差，埃及学生导入的是正常顺序的RRM1片断，这显然违背原先的实验意图。然而几个月后，研究人员却意外发现试管中的水稻幼苗较对照组粗壮得多。随后几个月中，专家们继续观察它成长中的“意外”，并在苗期、开花期、灌浆期、成熟期等各个阶段取样分析。数据显示，无论是芽、花粉细胞、还是胚细胞、种子，均比对照组大。研究人员由此初步推测，RRM1片断可以影响谷类种子的大小。
　　
　　为验证这一结论，研究人员在复旦遗传学楼后的试验田中进行样本数较多的对比试种。在粳稻中导入RRM1基因片断，并对随机取样的100颗谷粒进行称重和测体积，所得数据均比对照组高73％。同时，在电子显微镜下观测发现，其淀粉粒结构等物理性状并未发生明显改变。去年，研究人员又在籼稻中进行试验，同样验证成功。
　　
　　专家分析后指出，导入RRM1片断对水稻谷粒大小产生影响，主要由于它与水稻原有开花基因中RRM1结构域形成竞争态势，干扰了内源FCA蛋白质的功能，因此启动了原来被关闭的大粒种子形成程序，进而在一定范围内改变了植物的某些重要性状。
　　
　　杨金水教授说，小麦、高粱、玉米等其他谷类作物都有RRM1结构域，与水稻RRM1的顺序基本相同。在其他谷类作物上进行同一实验，可望获得类似的结果。这一发现可为谷类作物的产量性状改良提供重要技术储备。

　　专家评点

　　朱英国（中国工程院院士，武汉大学生命科学院教授）：这项研究很有意义。现在国际上这方面工作也有不少人在做，发现RRM1片段对谷粒大小产生影响，可以说是突破性进展。

导入RRM1基因片段的粳稻，其穗子（上图）、芽（中图）、谷粒（下图）较左边的对照组明显增大。