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文獻 | Molecular Plant: 解密水稻半矮桿與應用之謎
倒伏是影響水稻高產穩產的主要限制因素之一。自20世紀60年代以來，以作物矮化育種為標志的“綠色革命”主要是利用赤霉素合成基因SD1的突變體，培育半矮稈性狀，提高作物（水稻）的抗倒伏能力，使水稻產量得到了大面積的顯著增加。經過多年研究，雖然在水稻中發現了超過60個基因可以導致半矮稈性狀，但這些基因除影響莖稈長度還影響其它農藝性狀，難以應用于培育抗倒伏品種。目前，SD1的突變仍然是培育水稻半矮稈性狀的主要基因。由于單一的可用基因，抗倒伏性狀的分子育種受到了較大限制。
近日，中國科學院分子植物創新中心/植物生理生態研究所李來庚團隊與湖南亞華種業科學研究院楊遠柱團隊通過多年合作，發現了一個新的特異調控水稻莖稈基部節長度的基因，該基因在培育水稻半矮稈性狀，提高抗倒伏能力，增加大面積水稻產量方面顯示了重要的應用價值。研究結果于近日以“Shortened Basal Internodes Encodes a Gibberellin 2-Oxidase and Contributes to Lodging Resistance in Rice”為題發表在Molecular Plant上。
矮稈突變體SV14S是一個在水稻育種上被廣泛應用的溫敏不育系，它的莖稈基部節間顯著縮短，顯示良好的抗倒伏能力。遺傳分析表明該莖稈基部節間縮短是由單一基因控制的半顯性遺傳性狀，該基因命名為Shornted Basal Internodes（SBI）。結合圖位克隆和基因組技術，發現SBI編碼一個尚未報道的GA2氧化酶，在莖稈基部節間高表達。酶功能分析證明SBI編碼的GA2氧化酶可以將活性赤霉素轉化為非活性赤霉素化合物。水稻中SBI存在兩個等位變異基因型，導致SBI酶催化活性顯著不同。高活性的SBI位點使得水稻莖稈基部節中活性赤霉素含量顯著降低，從而抑制基部節間的伸長（如圖所示）。體內和體外研究結果證明位于SBI蛋白序列保守區域的第338位氨基酸的差異是影響SBI酶活性的關鍵位點。通過對大量水稻品種基因分析發現該位點的變化影響水稻品種株高及莖稈基部節間長度。同時，基因演化分析表明SBI等位基因之間的差異很可能來自于不同祖先的野生稻群體。在過去15年左右，利用SBI等位變異培育出了一系列具有合理莖稈節長度結構、高度抗倒伏能力的水稻新品種，這些品種在大面積種植中顯示出良好的高產、穩產、廣適等特性。
SBI基因編碼GA2氧化酶調控水稻品種株高及莖稈基部節間長度
SBI基因的發現為塑造理想的水稻莖稈節長結構和株高表型提供了難得的基因資源，為培育高產穩產的抗倒伏水稻新品種提供了新的有效策略。
據悉，中國科學院分子植物創新中心/植物生理生態研究所李來庚研究員與湖南亞華種業科學研究院楊遠柱研究員為該論文的共同通訊作者，*作者為李來庚課題組博士研究生劉暢。中國科學院分子植物創新中心韓斌研究員，湖南大學劉選民教授參加了部分工作。
通訊作者簡介
李來庚，研究員，博士生導師，1997年美國密西根理工大學獲博士學位。2007年回國，獲國家杰出青年基金，中國科學院“百人計劃”終期評估。現任中國科學院分子植物創新中心/植物生理生態研究所研究員。長期從事植物細胞合成與調控的分子遺傳與生物技術研究，以楊樹和水稻為材料，研究細胞壁形成與木材材性調控，細胞壁形成與作物（水稻）抗倒伏性狀關系等。在Developmental Cell、Plant Cell、PNAS、Molecular Plant等雜志發表論文70余篇, 據Elsevier統計，連續多年入選農業與生物科學領域高引中國學者。更多信息請訪問李來庚實驗室主頁查看：http://sippe.ac.cn/llg/
楊遠柱，研究員，現任袁隆平農業高科技股份有限公司副總裁、湖南亞華種業科學研究院院長。國家農作物品種審定委員會水稻專業委員會委員，中國農學會常務理事、中國作物學會理事，湖南大學、湖南師范大學、華中農業大學等大學兼職教授。從事水稻育種36年，主持和參與育成水稻品種222個，其中主持國家審定53個，累計推廣面積5億多畝。獲全國勞動*、政府特殊津貼、中青年有突出貢獻專家、全國科技工作者等榮譽。獲國家科技進步獎1次，省部級科技進步獎7次，發表論文100余篇。
（轉自BioArt植物)
以下截圖來至文章：
李來庚研究組使用翊圣的Hieff MutTM Site-Directed Mutagenesis Kit 定點突變試劑盒（CAT：11003），以SBISV14的cDNA序列為模板進行突變，成功獲得產生SBID308N和SBIG338R兩個單點突變位點，為課題的后續研究開展提供強有力的工具。
翊圣生物匠心研究，精益求精。實現了“定點突變技術”由理論到應用的升級，研發出Hieff MutTM 系列定點突變產品。該系列產品是基于Hieff CloneTM快速克隆技術的定點突變系統，可實現目標質粒擴增產物經DpnI消化、Hieff CloneTM重組環化后直接進行轉化即可完成定點突變的過程。
產品優勢：
（1） HieffTM Pfu DNA Polymerase擴增模塊：提供zui高保真度的擴增，可擴增20 kb以內的質粒；擴增以指數方式進行，極大減少了模板使用量，有利于原始甲基化模板的*降解。
（2）Hieff CloneTM快速克隆模塊：利用的同源重組反應替代傳統的退火成環反應可環化PCR產物。
（3）DpnI酶：充分有效降解未突變的質粒模板。
上海翊圣生物科技有限公司（Yeasen Biotech Co., Ltd.）成立于2009年，是專注于酶制劑和抗原抗體開發的高新技術型企業，致力于為生命科學研究領域內的科研客戶及醫療相關行業的工業客戶提供高質量的產品和的服務。
公司現階段建設有分子、蛋白、細胞和免疫四大技術平臺。擁有全面豐富的產品線，包括PCR、qPCR、高保真DNA聚合酶、逆轉錄相關制劑、克隆試劑盒、高通量MaxUP系列DNA和RNA建庫試劑盒、細胞培養、支原體檢測、預防、去除試劑，以及體外診斷相關的酶原料、試劑和磁珠等。
