本发明属于植物基因工程技术领域。公开了分离克隆的控制水稻谷粒粒宽和粒重性状的主效基因GS5,以及它的等位基因的DNA序列,所述序列如SEQ ID NO:1(珍汕97B)和SEQ ID NO:3(H94)所示,包含10个外显子。它们的氨基酸序列如SEQ ID NO:2和SEQ IDNO:4所示。利用水稻两个大粒品种和两个小粒品种比较测序,发现在约6.1kb范围内大、小粒品种间存在22个共同的碱基差异,其中18个突变位于启动子区,4个突变位于编码区,导致5个氨基酸变化。利用转基因技术获得了转GS5基因的水稻植株,转基因植株都表现出比对照粒宽和粒重显著提高。这些性状变化与珍汕97的GS5近等基因系两基因型的表现非常吻合。本发明还公开了近等基因系选育、基因克隆和转基因的方法即应用。