华中农大作物遗传改良国家重点实验室张启发院士领衔的水稻国家创新研究团队，日前成功克隆了正调控水稻粒重的数量性状基因ＧＳ5，进一步的功能研究显示，该基因在高产分子育种中具有广阔的应用前景。

据了解，这项研究成果已于10月23日在线发表于国际顶级遗传学杂志《自然－遗传学》。

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。

经过近10年的研究，华中农业大学团队克隆成功ＧＳ5，这是一个种子大小的正调控因子，其较高的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，最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，除了谷粒大小目标性状有差异，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。

华中农大博士生李一博介绍说，他们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中功能获得性的突变型。进一步分析表明，这些突变型的形成，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。

作物产量是十分复杂的数量性状，受各种因素影响，科学界以前普遍认为需要改变许多基因才能够增加水稻产量，因此如何像控制诸如颜色等质量性状一样，利用生物技术改良提高产量一直是作物遗传育种界的难题。ＧＳ5及以前克隆的Ｇｈｄ7等一大批基因，对于通过生物技术进行改良来提高产量提供了新的可能。粒形作为水稻产量和外观品质的重大农艺性状，该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。