科学探索|我国科学家揭示突破水稻产量瓶颈新机制我国科学家揭示突破水稻产量

穗数、每穗粒数、粒重，这是决定水稻产量的三个核心要素。然而，这些性状通常会相互制约，优异性状往往难以兼得。我国科学家日前揭示了水稻穗重和穗数之间相互制约的分子机制，从而为打破这种制约关系提供了一种可行方法，为突破水稻产量瓶颈提供了新的遗传资源与研究思路。

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该研究由中科院遗传与发育生物学研究所李家洋团队完成，相关成果21日在国际学术期刊《自然·生物技术》发表。
“不同农艺性状之间常常存在一种此消彼长的权衡效应，如植物高产与抗病、高产与高品质的负相关性等，使得这些优异性状难以兼得。”文章第一作者、中科院遗传发育所副研究员宋晓光说，水稻是最重要的主粮作物之一，打破产量性状之间的负相关，对于突破水稻产量瓶颈、维护粮食安全具有重要意义。
【科学探索|我国科学家揭示突破水稻产量瓶颈新机制】IPA1是此前李家洋团队鉴定到的一个水稻株型调控的主效基因，可用于调控水稻多方面生长发育过程，对抗病性和环境适应性也有重要调控作用，已广泛应用于优良水稻品种的培育。但IPA1是一个典型的多效性基因，在增大穗部的同时会使分蘖数降低，限制了其增加水稻产量的潜力。

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在此项最新研究中，团队创制出大量IPA1顺式调控区平铺删除的基因编辑材料，并从中发掘出了可以同时提高穗重和穗数的编辑材料IPA1-Pro10，该编辑材料还同时具有株高变高、茎秆和根系粗壮的表型。经田间小区测产鉴定，IPA1-Pro10与对照品种中花11相比能够增产15.9% 。该研究还进一步阐明了IPA1顺式调控区调控穗部表型的分子机制。
“该研究成功实现了水稻产量关键要素间负相关性的解除，为通过创制全新遗传资源打破水稻产量瓶颈提供了有效策略。”文章通讯作者、中科院遗传发育所研究员余泓说，未来对作物核心基因顺式调控区的系统功能挖掘，有望为突破现有作物育种瓶颈提供新的分子机制与遗传资源。