水稻是地球上為重要的糧食作物之一，接近一半人口的溫飽與水稻產(chǎn)量是分不開的。而面對地球上越來越少的耕地，增加水稻產(chǎn)量就一直是很多農(nóng)業(yè)科學(xué)家畢生的追求。近日，中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水稻的穗發(fā)育基因（FRIZZYPANICLE，F(xiàn)ZP）在自然界中發(fā)生變異，這種變異能夠增加水稻每穗的粒數(shù)和輕微降低每粒的粒重，使水稻產(chǎn)量增加15%。

北京時間10月31日00：00，上述研究論文在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》（nature）的子刊《自然·植物》（natureplants）在線發(fā)表。該研究來自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授邢永忠的研究小組。

邢永忠在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）采訪時表示，水稻的穗發(fā)育基因（FRIZZYPANICLE，F(xiàn)ZP）具有阻止腋芽分生組織形成并建立花分生組織的作用，水稻的產(chǎn)量和其密切相關(guān)。

邢永忠稱，F(xiàn)ZP是一個很重要的發(fā)育基因，其編碼蛋白是不能改變的，若改變則水稻就無法結(jié)種。但是，可以通過控制FZP的表達(dá)量來控制水稻的產(chǎn)量。FZP的功能強(qiáng)，水稻粒子就變大，粒子數(shù)變少；FZP功能弱，水稻粒子就變小，粒子數(shù)就變多。

邢永忠稱，每穗粒數(shù)、穗數(shù)和千粒重三個因素決定了水稻單畝產(chǎn)量，但是增加每穗粒數(shù)是增加產(chǎn)量的有效途徑。FZP的表達(dá)量變化恰好同時調(diào)控每穗粒數(shù)和千粒重的變化，如何優(yōu)化FZP的表達(dá)量從而使二者關(guān)系化，從而使水稻產(chǎn)量化，是需要進(jìn)一步研究的。

邢永忠研究小組就利用粒形差異顯著的親本川7和豪博卡構(gòu)建的群體通過圖位克�。∕ap-basedcloning，又稱定位克�。诖�7親本的FZP上游5.3kb處，發(fā)現(xiàn)一個18bp片段的轉(zhuǎn)錄沉默子發(fā)生復(fù)制，造成拷貝數(shù)變異（Copynumbervariation，CNV），名為CNV-18bp，使得川7里有兩個18bp片段串聯(lián)在一起。

拷貝數(shù)（copynumber）是指某基因在某一生物的基因組中的個數(shù)，單拷貝就是該基因在該生物基因組中只有一個，多則指有多個�？截悢�(shù)變異（Copynumbervariation，CNV）是由基因組發(fā)生重排而導(dǎo)致的，一般指長度為1kb以上的基因組大片段的拷貝數(shù)增加或者減少。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄抑制子OsBZR1結(jié)合CNV-18bp中的CGTG基因序列，從而抑制了FZP的表達(dá)。這種有兩個18bp片段的FZP表達(dá)量比單個拷貝的要低，使得穗分枝時間更長，產(chǎn)生更多的種子，種子略微變小。該團(tuán)隊通過研究發(fā)現(xiàn)，有兩個18bp片段的水稻千粒重大概減少了10%左右，每穗粒數(shù)增加40%-50%，穗數(shù)并無顯著性差異，但水稻產(chǎn)量要比只有一個18bp片段的高15%。

事實(shí)上，絕大多數(shù)水稻中只有一個18bp片段，邢永忠團(tuán)隊檢測了500多份材料發(fā)現(xiàn)，只有印度、孟加拉等東南亞地區(qū)的少數(shù)品種才有兩個串聯(lián)的18bp片段。邢永忠稱，這種是在自然界中發(fā)生變異的。因此，可以利用分子標(biāo)記輔助育種，使該優(yōu)良等位基因在中國高產(chǎn)品種的改良中發(fā)揮巨大作用。

邢永忠對此很有信心，其所領(lǐng)導(dǎo)的小組正在利用該優(yōu)良等位基因，對中國水稻骨干親本加以改良。