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人才强校 | 谭禄宾教授课题组水稻株型驯化分子机理研究取得重要进展

科研院 2018年10月09日 报道 浏览次数:

  本网讯 大约在一万年以前,人类开始驯化野生植物以满足人们对食物的需求。其中,通过改变生长习性,塑造有利株型,进而提高产量,是作物驯化过程中至关重要的一步。农学院水稻研究中心孙传清教授领导的研究小组长期致力于水稻株型驯化分子机理研究。在前期克隆野生稻匍匐生长基因(PROG1)的基础上(Nature Genetics 2008, 40: 1360−1364),研究小组进一步通过遗传和基因组序列分析发现,亚洲栽培稻在PROG1基因相邻位置存在一个约110-kb的染色体缺失。该缺失片段包含7个与PROG1基因相似的锌指基因,形成了一个锌指基因串联重复结构。在水稻驯化过程中,该染色体片段的缺失导致功能锌指基因的丢失,推动了株型的转变,最终实现产量的大幅度提高。基于这一新的发现,研究小组将该位点命名为RPAD(RICE PLANT ARCHITECTURE DOMESTICATION)位点。

 

  研究小组通过序列分析发现,来自16个国家或地区的133份亚洲栽培稻品种在RPAD位点具有完全一致缺失断点,表明该缺失在亚洲栽培稻驯化过程受到了强烈的选择并且是一个单次事件,支持亚洲栽培稻“多起源、单驯化”(multiple origins, single domestication)的假说。与此同时,研究小组还分析了大约三千年前起源于非洲一年生野生稻的非洲栽培稻基因组序列,发现在非洲栽培稻RPAD位点,也存在一个与亚洲栽培稻相似的但独立发生的约113-kb染色体片段缺失,说明RPAD位点发生的染色体缺失驱动了亚洲栽培稻和非洲栽培稻株型的平行驯化,是水稻驯化过程中的重要事件之一。研究结果不仅进一步揭示了水稻株型驯化的分子机理,而且为其它作物株型驯化及其调控机制研究提供借鉴。

 

  相关研究结果10月8日在《Nature Communications》杂志在线发表(DOI: 10.1038/s41467-018-06509-2)。农学院吴永振博士、赵爽爽博士和李显然博士为该论文共同第一作者,谭禄宾教授为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。

 


责任编辑:潘彩清
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