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韓斌院士Cell子刊發表水稻研究新成果

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-12-09瀏覽次數:1071

中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所的研究人員報告說,他們成功地克隆了An-2基因并證實它編碼的細胞分裂素合成酶調節水稻遮陽和谷物產量。該研究發表在8月14日的《Molecular Plant》期刊上。

本文作者是中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所研究員。主要從事水稻基因組學,群體遺傳學,水稻全基因組關聯分析以及栽培稻的起源和馴化。 2013年,他當選為中國科學院院士(擴展閱讀:韓斌院士自然刊物發表了一篇關于基因組研究的新文章)。

水稻是最重要的糧食作物之一,也是世界上大約一半人口的主食。它分布在世界各地,亞洲是主要的稻米產區。現代遺傳學和考古研究表明,亞洲栽培稻(Oryza sativa)大約在8000年前被其祖先的野生稻(Oryza rufipogon)馴化。在這種馴化過程中,亞洲栽培稻和野生稻之間的性狀發生了許多顯著變化。野生稻通常容易落入谷物中并生長,并且具有長芒和黑殼,并且每穗的谷粒數量很少。相反,栽培稻不容易摔倒,異交率低。它通常是無芒或短芒,黃色的船體,從高粱生長到直立。

莽是水稻種子的形態特征之一,也是其他谷類作物耳朵的重要組成部分,如大麥,小麥,燕麥,高粱等。莽是種子螨的延伸,有利于種子的傳播和萌發,可以抵抗鳥類和野獸的覓食。在馴化過程中,可以手動選擇Changmang,因為它不利于收獲和儲存。但在一些谷類作物,如小麥和大麥,仍然保留了人類。在這些作物中,芒果是重要的光合器官之一,其同化產物直接運輸到生長的小穗,在灌漿后期的籽粒灌漿中起重要作用。在小麥中,修剪系通常具有較高的產量,并且當受到干旱脅迫時,谷粒重量尤其明顯。水稻與小麥芒具有不同的結構,只有一個維管束可能不參與光合作用。大多數栽培稻現在是一種無味或短角的品種。

水稻芒的遺傳研究長期以來一直受到科學家們的關注。然而,大多數關于控制水稻性狀基因的研究僅限于相關QTL的初始位置。在之前的研究中,韓斌的研究小組最初發現了兩個與芒,An-1和An-2相關的QTL。研究確定An-1是控制芒果發育和調節籽粒數和籽粒長度的主要QTL,并證實An-1是馴化基因。

在這篇新文章中,研究人員報告說他們克隆了An-2基因并證實它編碼了一種名為OsLOGL6的蛋白質,這種蛋白質催化了野生稻細胞分裂素合成的最后一步。含有野生型等位基因An-2的近等基因系顯示An-2通過增加細胞分裂促進芒的延伸,但通過減少每穗的谷粒數和每株植物的分蘗數來降低谷物產量。

研究人員發現,An-2基因的遺傳變異產生了巨大的影響,縮短了遮陽篷的長度,增加了栽培稻中分蘗和谷粒的數量。性能分析證實An-1調節原基的形成,An-2促進芒的延伸。研究表明,與野生稻相比,栽培稻中An-2基因的核苷酸多樣性顯著下降,表明An-2基因經過人工選擇。

因此,作者認為人工選擇An-2遺傳變異導致栽培稻的芒長縮短和谷物產量增加。

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