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张启发院士*新Nature Genetics 文章

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　张启发院士*新Nature Genetics 文章
来自华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室和国家植物基因研究中心的研究人员日前成功克隆出正调控水稻粒重的数量性状基因GS5，并证实该基因在高产分子育种中具有广阔的应用前景。相关研究论文于10月23日在线发表于国际**遗传学杂志《自然遗传学》（Nature Genetics）上。

来自华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室和国家植物基因研究中心的研究人员日前成功克隆出正调控水稻粒重的数量性状基因GS5，并证实该基因在高产分子育种中具有广阔的应用前景。相关研究论文于10月23日在线发表于国际**遗传学杂志《自然遗传学》（Nature Genetics）上。生物通
我国有名植物遗传和分子生物学家，华中农业大学作物遗传改良重点实验室主任张启发院士及华中农业大学何予卿教授为这篇文章的共同通讯作者。**作者是张启发与何予卿教授共同指导的博士生李一博。
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种子大小是一个非常重要的产量性状、外观品质性状、作物驯化和人工育种的靶性状。多年来，科学家们一直致力于寻找控制粒重即种子大小的关键基因，以往已经克隆出的GS3、GW2和qSW5粒形基因均与粒形呈负相关，即较高的基因表达水平，种子大小反而随之下降。
在新研究中，华中农业大学研究人员克隆并鉴别了的一个种子大小的正调控因子GS5。研究人员证实较高的GS5表达水平可能参与促进细胞周期循环，加快细胞循环进程，从而促进水稻颖壳细胞的横向分裂，进而增大颖壳的宽度，继而加快谷粒的充实和胚乳的生长速度，*终增大种子的大小以及增加谷粒的重量和单株产量。大量的研究表明，在除了谷粒大小目标性状有差异，而遗传背景完全相同的两个遗传材料中，谷粒大的材料比谷粒小者含有较高GS5基因表达，大粒比小粒宽了8.7%、千粒重增加了7.0%、单株产量提高了7.4％。生物通
随后他们又对来自亚洲不同地区的51份水稻品系进行GS5启动子比较测序，发现GS5在自然界主要有3种不同的组合方式，分别是GS5大粒单倍型、GS5中粒单倍型和GS5小粒单倍型，正好对应不同品系宽、中等宽和窄粒形等3组不同粒宽的性状。其中，GS5小粒单倍型是野生型，而GS5大粒单倍型是水稻驯化和育种过程**能获得性的突变型。启动子镶嵌转化分析进一步表明，上述突变型的形成，取决于GS5启动子的自然变异。因此，GS5在水稻人工驯化和育种过程中起到了重要作用，并对水稻种子大小的遗传多样性贡献很大。
粒形作为水稻产量和外观品质的重大农艺性状，新研究为作物高产育种提供了具有自主知识产权和重要应用前景的新基因，为阐明作物产量和种子发育的分子遗传调控机理提出了新见解。生物通
张启发院士课题组长期致力于水稻基因组研究，旨在通过植物基因组分析、重要基因的分离克隆、杂种优势的遗传和分子基础、作物品种资源的分子评估及应用分子生物学技术进行水稻改良。其课题组早在1997年就开始了对控制水稻粒形基因的研究，并且在2006年找到了控制水稻粒形的基因GS3。2008年再度发现并成功克隆的一个同时控制水稻株高、抽穗期和每穗粒数的基因Ghd7。张启发院士课题组长期以来对于GS5及以前克隆的Ghd7等一大批基因的研究，为通过生物技术进行改良来提高产量提供了新的可能。
（生物通：何嫱）生物通
生物通推荐原文摘要：
Natural variation in GS5 plays an important role in regulating grain size and yield in rice生物通
Increasing crop yield is one of the most important goals of plant science research. Grain size is a major determinant of grain yield in cereals and is a target trait for both domestication and artificial breeding1. We showed that the quantitative trait locus (QTL) GS5 in rice controls grain size by regulating grain width, filling and weight. GS5 encodes a putative serine carboxypeptidase and functions as a positive regulator of grain size, such that higher expression of GS5 is correlated with larger grain size. Sequencing of the promoter region in 51 rice accessions from a wide geographic range identified three haplotypes that seem to be associated with grain width. The results suggest that natural variation in GS5 contributes to grain size diversity in rice and may be useful in improving yield in rice and, potentially, other crops2.
作者简介：生物通
张启发
男，1953年12月出生,湖北公安人。博士，教授、博士生导师。现任华中农业大学生命科学技术学院院长。中国科学院院士。1976年毕业于华中农学院，1985年获美国加利福尼亚大学戴维斯分校博士学位，1985-1986: Post-doctoral fellow, University of California, Davis, California, USA，1999年当选为中国科学院院士。2007年当选美国国家科学院外籍院士。生物通
社会兼职：
中国科学技术协会副主席生物通
第三世界科学院院士
美国国家科学院外籍院士生物通
华中农业大学农学系作物遗传育种学科长江学者特聘教授
生命科学技术学院院长生物通
作物遗传改良国家重点实验室主任
美国弗吉尼亚理工学院暨州立大学兼职教授生物通
美国麦克耐特基金会植物学国际合作计划专家委员会委员
美国洛克菲勒基金会水稻生物技术国际合作计划科学顾问委员会委员生物通
教育部“长江学者奖励计划”首批特聘教授
国家重点基础研究发展规划“973”项目的**科学家生物通
亚洲水稻生物技术合作网络指导委员会主席
研究领域和学术专长：生物通
主要从事分子遗传学和基因工程研究。
近年的主要研究方向为作物改良的分子遗传学，研究领域包括植物基因组分析、重要基因的分离克隆、杂种优势的遗传和分子基础、作物品种资源的分子评估及应用分子生物学技术进行作物改良等。植物遗传和分子生物学家。生物通张启发院士从事农业教学科研工作26年来，主持承担了“863”计划、国家自然科学基金、农业部、教育部、中国水稻基因组研究计划、美国洛克菲勒基金会水稻生物技术项目等二十余项重大（点）研究项目。
近五年来发表的学术论文及专著：生物通在学术刊物上发表论文90余篇，其中70篇发表在SCI收录杂志上；在学术会议上发表论文70余篇，在重要国际学术会议上作大会报告和特邀报告15次；发表论文在SCI收录杂志上被引用500余次。
何予卿生物通
男，华中农业大学教授；博士生导师　　先后赴香港大学和Cornell大学多次从事植物分子生物学合作研究。长期从事植物分子生物学与遗传学的教学及研究工作，特别是从1999年以来，一直从事以水稻为主要研究对象遗传学和分子育种学研究。　　主持的项目有“863”、植物转基因专项、教育部新世纪优良人才计划、国家自然科学基金、湖北省自然科学基金和省市科研计划等多个课题研究，主要研究包括水稻重要农艺性状以及稻米品质的遗传及其基因定位研究、水稻杂种优势利用研究和利用分子标记改良杂交水稻研究工作。先后在Theoretical and Applied Genetics、Molecular Breeding、Plant Breeding、Nature Biotechnology、植物学报、遗传学报等国内外刊物上发表论文30余篇。申请**1项、申请植物新品种保护权多项，有多个组合正在参加国家和省区域试验。已毕业博士/硕士研究生7人，目前在读博士/硕士研究生10人。

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