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来自南京农业大学、江苏省农业科学院、中国水稻研究中心等机构的研究人员发现了一个能够影响水稻品质并提高产量的新基因qGL3，该成果有望应用于培育高产水稻新品种。相关研究发表于《美国科学院院刊》（PNAS）。

南京农业大学的张红生教授、中国科学院遗传与发育研究所的李家洋院士以及中国水稻研究所的钱前教授为论文共同通讯作者。

随着世界人口增长，粮食需求持续增加。据预测，到2025年全球人口将达89亿，粮食产量需增加50%以上才能满足需求。水稻是全球最重要的粮食作物之一，约60%的人口以大米为主食，因此提高水稻产量对粮食安全至关重要。

粒重、穗数和每穗粒数是决定水稻产量的三大要素。当穗数和每穗粒数达到理想水平时，改良粒重成为进一步提高产量的关键。粒重由粒长、粒宽和粒厚决定，均为多基因控制的数量性状。此前，研究人员利用RFLP、RAPD、AFLP、SSR等分子标记定位了一些控制粒重和粒形的数量性状位点（QTL），但由于粒重基因群的复杂性和技术局限，精细定位并克隆的基因极少。

在本研究中，研究人员克隆并鉴定了等位基因qGL3的功能特征，该基因编码一个含有Kelch重复域的蛋白磷酸酶OsPPKL1。水稻基因组中存在OsPPKL1的两个同系物：OsPPKL2和OsPPKL3。转基因研究表明，OsPPKL1和OsPPKL3作为粒长的负调控因子，而OsPPKL2为正调控因子。Kelch结构域是OsPPKL1发挥功能所必需的。在OsPPKL1的第二个Kelch结构域中，一个保守的AVLDT基序发生天冬氨酸到谷氨酸的替换，导致qGL3产生长粒表型。田间试验表明，应用qGL3等位基因可通过影响粒长、粒重和籽粒充实度，显著提高近交和杂交水稻品种的产量。

该研究确定了一个对水稻粒长和粒重有显著影响的等位基因qGL3，为培育高产水稻新品种提供了重要基因资源。