摘要：水稻种子粒型是影响产量的重要因素。gs3基因是水稻第一个被克隆的粒型基因,主要调控籽粒的粒长和粒重。gs3蛋白包含N端的OSR(Organ size regulation)和C端的Cys-rich功能结构域。gs3基因主要存在4种自然变异类型,分别为gs3-1至gs3-4。其中,gs3-1编码全长gs3蛋白;gs3-2编码的蛋白质插入1个氨基酸;gs3-3导致gs3完整蛋白缺失,表现为籽粒变长;gs3-4编码N端的OSR结构域,表现为籽粒明显变短。截至目前,在水稻自然变异中仍未发现仅编码C端的Cysrich结构域的gs3变异类型,其对籽粒大小的调控也不清楚。本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在DNA序列两侧设计靶点删除大片段序列,创制出仅编码C端Cys-rich功能结构域的突变类型gs3-5,并获得纯合突变株系。与受体背景中花11相比,gs3-5纯合突变株系表现为粒长和千粒重增加。上述结果表明OSR结构域是gs3蛋白作为籽粒大小的负调控因子所必需的,为进一步解析OSR结构域对籽粒大小的调控以及探索新的育种改良方法提供了参考。

摘要：【目的】水稻粒长是水稻粒型构成因素之一,直接影响籽粒产量,挖掘更多粒型相关基因对水稻粒型遗传改良具有重要意义。【方法】以构建的水稻籼粳亚种间组合佳辐占×日本晴构建的499个重组自交系群体为研究材料,以水稻粒长性状为鉴定指标,通过图位克隆的方法,对水稻长粒性状数量性状基因座进行鉴定,并对该长粒性状在育种中的应用进行分析。【结果】在重组自交系群体中检测到一个主效粒长基因gs3,并将该基因定位在物理距离16310~18161 kb,长度约为1851kb。通过测序分析发现,佳辐占与日本晴相比,该基因仅有1个碱基的差异,为第2个外显子的第48个碱基由C突变为A,造成蛋白翻译提前终止。进一步分析发现研究者利用粒长基因gs3选育的佳早1号和佳福香占在粒长、粒宽及长宽比上与野生型佳辐占无显著差异。【结论】佳辐占×日本晴重组自交系中可检测到长粒基因gs3,并可稳定遗传应用。本研究为后期gs3基因的功能研究以及水稻高产优质的遗传改良提供优异的基因资源和理论依据。

摘要：为探索利用水稻粒长基因gs3以及单片段代换系进行谷粒长性状设计育种的可行性,本研究利用以籼稻品种"华粳籼74"为遗传背景且携带谷粒长基因gs3的单片段代换系与携带其它优良基因的单片段代换系杂交进行了分子聚合育种。在F4获得了26份含gs3和其它优良基因的纯合聚合系,谷粒长测定证实这些聚合系都获得了目标谷粒长表型,有效地改良了华粳籼74的外观品质。研究结果表明利用单片段代换系和gs3可以实现谷粒长的设计育种。