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7月27日，《自然·遺傳學》（Nature Genetics）雜志在線發表了華中農業大學邢永忠教授課題組（水稻產量生物學實驗室）的研究論文“Suppressing a phosphohydrolase of cytokinin nucleotide enhances grain yield in rice”。該研究挖掘到一個水稻增產的重要基因GY3，該基因可通過調控細胞分裂素的合成，顯著增加水稻每穗粒數，將小區產量提高7%~15%，為水稻高產育種提供了重要的基因資源。

水稻是世界上三大糧食作物之一，其種植面積超過24億畝，產量超過7.5億噸。2020年，我國水稻種植面積4.5億畝，產量超過2.1億噸。培育高產優質的水稻品種，不僅是科學研究領域的重要課題，也是保障我國糧食安全的重要途徑。

我國種植的亞洲栽培稻（Oryza sativa）包括秈稻和粳稻兩個亞種，在漫長的亞種分化和長期的育種選擇過程中，粳稻（短圓形）和秈稻（細長形）不僅在稻米外形特征表現出巨大的差異，而且在基因組水平也有很大不同。

針對水稻秈粳亞種間產量形成機制的異同問題，邢永忠教授課題組博士后吳比等經過12年的研究，發現了新的細胞分裂素合成途徑，解析了水稻增產重要基因GY3的調控機制，對水稻遺傳改良具有重要意義。

研究團隊利用秈稻品種特青和粳稻品種02428構建的高級遺傳群體克隆了產量基因GY3，發現粳稻來源的GY3為優良等位基因，具有增產效應。此外，研究團隊在粳稻GY3啟動子區域鑒定到一個反轉座子插入，該反轉座子的插入，增強了GY3啟動子區域的表觀修飾，降低GY3表達量，從而增加每穗粒數和谷物產量。通過體內體外實驗，研究團隊進一步證實了GY3參與細胞分裂素的“兩步法”合成，敲除或者抑制GY3的表達，可減少細胞分裂素合成前體底物的無效消耗，提高體內活性細胞分裂素含量，從而增加水稻產量。

通過對GY3啟動子區域序列分析，研究團隊發現，大部分粳稻（98%）和少部分秈稻（21%）攜帶優良GY3等位基因，而當前推廣的秈稻品種絕大多數不具有GY3增產等位基因，這也表明，GY3在秈稻育種中尚未被育種家們利用。

粳稻GY3提高秈稻恢復系及其配制的雜交種產量

研究團隊將GY3優良等位基因導入93-11等4個秈稻恢復系后，發現改良的恢復系小區產量提高9.1%~16.3%。利用這些改良恢復系配制的雜交種，也比原始雜種小區產量提高7.4%~15.4%。這些結果表明，GY3可作為秈稻高產育種的重要基因，有望推動秈稻品種產量的大幅度提升。（總臺記者 許偉）