科學家發現GWD1基因是改良水稻農藝性狀提升水稻產量的關鍵基因

記者22日從揚州大學獲悉，該校農學院劉巧泉教授課題組通過編輯啟動子和葉片特異超量表達的方式，對水稻GWD1基因功能進行了鑒定，發現了該基因是改良水稻農藝性狀、提升水稻產量和品質的關鍵基因 。

該項目負責人李錢峰介紹，源庫關系是決定作物整體農藝性狀的核心。克隆和鑒定參與源庫動態調控的關鍵基因是提高作物產量的關鍵。然而，目前在水稻中發現的具有潛在應用價值的源基因還很少。 葡聚糖水二激酶1(Glucan, Water-Dikinase 1, GWD1)在源組織瞬時淀粉降解途徑的第一步發揮關鍵作用的酶，能夠催化α-葡聚糖、ATP與水反應生成α-葡聚糖磷酸單酯、AMP和正磷酸鹽。GWD1在植物中廣泛存在，但目前有關其進化途徑和酶的功能，大部分仍然未知。

“我們研究團隊使用CRISPR/Cas9基因編輯系統對水稻GWD1基因的啟動子區域進行修飾，對獲得的gwd1突變體植株進行分析，發現啟動子發生編輯后，GWD1基因表達下調，這對水稻的生長發育沒有明顯影響，但對其籽粒透明度和種子萌發有一定的影響。有意思的是，使用Osl2啟動子在葉片中特異性超表達GWD1基因后，水稻的產量、粒形、稻米品質、種子萌發和抗逆性等多個關鍵性狀均得到顯著改善。”李錢峰說。

李錢峰告訴記者，該研究結果表明，GWD1不僅參與了源組織(如葉片)中的瞬時淀粉降解過程，在種子這一庫組織中也發揮著重要的作用。這使得GWD1可以成為利用生物技術協同提高水稻產量和品質的理想靶基因。未來通過與良種、良法和先進裝備技術融合，將有效改變水稻生產現狀，促進水稻走向高產優質。

(過國忠 陸江峰)