科技日报扬州8月22日电(记者郭通讯员陆江峰)记者22日从扬州大学获悉，扬州大学农学院刘巧全教授研究组通过编辑启动子和叶片特异过表达，鉴定了水稻GWD1基因的功能，发现该基因是改良水稻农艺性状、提高水稻产量和品质的关键基因。
项目负责人李千峰介绍，源库关系是决定作物整体农艺性状的核心。克隆和鉴定参与源库动态调控的关键基因是提高作物产量的关键。然而，目前在水稻中发现的具有潜在应用价值的来源基因很少。葡聚糖-二激酶1 (GWD1)是一种在源组织中瞬时淀粉降解途径的第一步中起关键作用的酶，可以催化α-葡聚糖和ATP与水的反应，生成α-葡聚糖磷酸单酯、AMP和正磷酸盐。GWD1广泛存在于植物中，但其大部分进化途径和酶功能尚不清楚。
“我们的研究团队利用CRISPR/Cas9基因编辑系统对水稻GWD1基因的启动子区域进行了修饰，并对获得的GWD1突变体植株进行了分析。发现启动子被编辑后，GWD1基因的表达下调，对水稻的生长发育没有明显影响，但对其籽粒透明度和种子萌发有一定影响。有趣的是，利用Osl2启动子在叶片中特异性过表达GWD1基因后，水稻产量、粒形、米质、种子萌发和抗逆性等多项关键性状都得到了显著提高。”钱峰说。
钱峰告诉记者，这项研究的结果表明，GWD1不仅参与了源组织(如叶片)中的瞬时淀粉降解过程，而且在种子库中也起着重要的作用。因此，GWD1可作为生物技术改良水稻产量和品质的理想靶基因。未来通过与良种、良法、先进设备和技术的集成，将有效改变水稻生产现状，促进水稻向高产优质方向发展。
