水稻产量育种一直在水稻育种领域占有核心的地位。水稻的产量主要是由千粒重、穗粒数、单株穗数所决定。因此，寻找决定这些性状的优良基因资源、并解析它们之间的相互关系，已经成为水稻分子育种领域的研究热点。自然变异基因往往蕴含着重要的育种价值，所以，发掘和利用自然变异基因，并解析它们在产量形成中的调控作用，是提升水稻产量的重要途径。2024年1月20号，国际知名植物分子遗传和分子育种期刊Theoretical and Applied Genetics (TAG) 在线发表了我院腊红桂课题组的水稻粒长和产量调控基因的图位克隆研究成果。

本研究以水稻自然变异品种“旱稻385”为实验材料，该品种的粒长和粒宽都明显大于一般品种和模式品种“日本晴”。采用图位克隆策略，把决定粒长的主效基因位点（QTL）定位于3号染色体上，并被命名为IGL1（Increased Grain Length 1）。利用BC3F2群体进行的精细定位把IGL1定位于大约70.8 kb的区间，该区间包含9个ORFs。通过筛选该区间内的基因，最终确定了ORF6 (LOC_Os03g30530) 是可能的目标基因。随后，通过互补和基因敲除实验证明了该基因确实对应于IGL1。序列分析表明，与中等粒长的“日本晴”品种相比，来自“旱稻385”的igl1^HD385等位基因含有一个氨基酸转换和一个氨基酸丢失，表明了该基因在“旱稻385”中确实发生了自然变异。进一步分析表明，igl1^HD385是一个半显性突变。当把igl1^HD385等位基因渗入到“日本晴”背景下，显著地提高了它的粒长和千粒重，这显示了该等位基因有潜在的育种应用价值。目前的研究表明，IGL1与几个重要的转录因子之间有相互关系，是一个水稻粒长和千粒重的重要调节子。相关的分子机制研究还在继续进行当中。

该项目由江苏省农业自主创新项目、江苏省自然科学基金项目支持。我院博士生牛佳宇是论文的第一作者，腊红桂和陈虎辉为共同通讯作者。（全文链接：https://doi.org/10.1007/s00122-023-04531-7）

A: “旱稻385”(HD385) 与“日本晴”(NIP) 的粒长比较

B: IGL1被定位于3号染色体

C: IGL1的精细定位，IGL1被确认对应于ORF6，位于70.8-kb的区间

D: IGL1在“旱稻385”和“日本晴”之间的碱基变异

E: igl1^HD385等位基因被渗入“日本晴”背景后对粒长的影响