东北大米圆滚滚，广东丝苗米为何细长苗条？
近日，广东省农业科学院水稻研究所的科研人员利用基因组大数据，从群体遗传学的视角，找到了控制丝苗米粒型的关键少数基因，从分子层面揭开了广东丝苗米粒型细长苗条的秘密。相关研究成果在国际学术期刊《Rice》上发表。
广东丝苗米粒型细长。吴秒衡 摄
三个基因决定广东丝苗米的“身材”
广东丝苗米是岭南地方特色优质籼稻的总称。粒型细长是其主要特征之一，这是育种家在育种过程中通过有意识、高强度的人工选择实现的。但长期以来，广东丝苗米中被人工选择的粒型等位基因组合是未知的。
论文作者、水稻所副研究员杨梯丰表示，科研人员选取了来自35个国家的219份籼稻以及52份广东丝苗米水稻品种，包括“美香占2号”“19香”等广东丝苗米代表品种，进行群体分化指数分析后发现有4个粒型基因（GS3，GW5，GS5和GL7）被人工选择，这四个谷粒型状基因可以分别解释谷粒长度、宽度和长宽比的共68.3%、72.1%和86.1%的表型变异。
科研人员进一步分析这四个基因的等位基因和频率分布，发现GS3allele3和GW5allele2在丝苗米中占96.2%，GL7allele2和GS5allele2分别占76.9%和74.5%。在广东丝苗米品种的主要3种粒型基因组合中都携带GS3allele3 + GW5allele2，组合1（GS3allele3 + GW5allele2 + GL7allele1 + GS5allele2）和组合3（GS3allele3 + GW5allele2 + GL7allele2 + GS5allele2）由于GL7等位基因的不同，在粒长和长宽比上都有显著差异；组合2（GS3allele3 + GW5allele2 + GL7allele2 + GS5allele1）和组合3（GS3allele3 + GW5allele2 + GL7allele2 + GS5allele2）虽然GS5等位基因不同，但是在粒型上无显著差异。
简而言之，GS3和GW5是控制广东丝苗米细长粒型的核心基因，而GL7则决定了广东丝苗米的谷粒大小。本研究首次剖析了广东丝苗米品种的粒型遗传基础，其结果将有助于广东丝苗米的分子设计育种。
籼稻不一定“苗条”，粳稻不一定“矮胖”
本次研究发现了决定广东丝苗米粒型的关键基因，那么这些基因是否也存在于其他水稻中？为何会集聚在广东丝苗米中？
杨梯丰表示，这些基因在各类水稻中会形成等位基因的分化，与广东丝苗米相同的等位基因组合类型在国际籼稻中也有极少量出现；但是在广东丝苗米中由于经过了高强度的人工选择，育种家只选择了具有细长粒型的品种，这种表型效应的选择比较准确，遗传力比较高。同时也说明核心基因对表现型的贡献率比较大。
水稻栽培种主要分籼稻、粳稻等类型。一般印象里，籼稻的“身材”苗条，粒型细长，以广东丝苗米为代表。而粳稻则比较“矮胖”，如中国的东北大米、日本的越光米等。
但实际上，以粒型长短来区分籼稻和粳稻并不可靠。杨梯丰介绍，籼稻里也有“矮胖”的，国际上的籼稻品种和种质资源就有丰富的粒型变异。只是大家在日常生活生产中接触到的常常是推广品种，推广品种需考虑产量和消费习惯等指标，所以一般看不到“矮胖”的籼稻。同理，东北大米也并非全是圆滚滚的。著名的“长粒香”大米就是粒型细长的粳稻，其外观看起来更像是大号的籼稻。
图上为来自国际水稻多样性种质平台2（RDP2）的6个籼稻，图下为6个广东丝苗米水稻品种。可以看到籼稻中也有“矮胖”的。供图：广东省农业科学院水稻研究所
本论文题为“Artificially selected grain shape gene combinations in Guangdong Simiao varieties of rice (Oryza sativa L.)”，水稻所杨梯丰副研究员为论文第一作者、顾海永副研究员为论文共同第一作者，梁世胡研究员和赵均良副研究员为通讯作者。研究得到了广东省重点领域研发计划，广东省现代农业产业体系创新团队项目，广东省基础与应用基础研究基金，高水平农业科学院科技创新战略建设专项基金等项目资助。论文链接：
https://thericejournal.springeropen.com/articles/10.1186/s12284-023-00620-9
【来源】南方农村报
【记者】张植宏