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种子大小是决定水稻产量的关键性状之一，长期以来一直是作物育种改良的重要目标。生长素（Auxin）作为核心植物激素，参与调控植物生长发育的众多过程，包括细胞分裂、伸长和分化。尽管生长素的合成、运输及信号转导在模式植物拟南芥中已有深入研究，但其在主要作物（如水稻）中对产量性状的具体调控机制仍不明确。

BG1可显著提高水稻及拟南芥的生物量和产量

中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室研究员储成才团队与合作者李家洋院士课题组，通过研究一个水稻大粒显性突变体（Big grain1, Bg1-D），成功克隆了控制种子大小的关键基因BG1。BG1编码一个受生长素特异诱导的早期响应蛋白，该蛋白的功能此前未知。表达模式分析显示，BG1在水稻茎和穗的维管组织中特异表达，提示其可能参与长距离生长素运输。有意思的是，BG1过表达植株的生长素极性运输能力显著增强，导致水稻籽粒显著增大。田间试验数据表明，与对照相比，BG1过量表达株系的千粒重增加25%，产量提高21%，同时地上部生物量也显著增加。进化分析显示，BG1在高等植物中高度保守，在双子叶模式植物拟南芥中过表达BG1同样能促进种子增大和生物量积累，表明BG1在单、双子叶作物的生物量和产量改良中具有巨大的应用潜力。

该研究揭示了生长素运输调控种子大小的新机制，为通过基因工程手段提高作物产量提供了重要的基因资源。研究成果于2015年8月17日在《美国科学院院刊》（PNAS）在线发表（doi:10.1073/pnas.1512748112）。刘林川和童红宁为论文共同第一作者，研究得到了国家自然科学基金、农业部转基因专项等资助。