由于谷粒大小是水稻生产中的重要性状,张启发课题组从1997年就开始了对控制水稻粒形基因GS3的研究,直到2006年找到这个基因,历时9年。在此基础之上,该组近年来对该基因的功能作了深入研究,证实了GS3是调控谷粒大小的主要基因,揭示了基因所编码蛋白的结构与功能之间的关系。

  据该论文第一作者茆海亮介绍,他们发现GS3基因编码的蛋白存在相互对抗的前后两个部分,其中前一段(N-端)是控制粒形的关键区域,即OSR,后面一段(C-端)对OSR的功能有抑制作用,GS3蛋白内首尾两部分之间的“博弈”最终决定籽粒的大小。

  进一步研究表明,没有GS3蛋白(或该蛋白无功能)的水稻品种为长粒型(长度约10毫米),含有完整GS3蛋白的水稻品种粒型中等(约8毫米),而只有OSR的水稻品种的谷粒为短粒(约6毫米)。

  此外,研究人员还发现,几乎所有的优良粳稻品种都带有完整的GS3蛋白,表现为中等粒型,优良长粒型籼稻品种的GS3蛋白无功能,通过对该基因的导入和替换,能有效地改变水稻品种的粒型,表明GS3对水稻的产量和品质有重要的决定作用,是粒型的变异和演化的主要决定因子之一。