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韩斌院士Cell子刊发表水稻研究新成果

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-12-09浏览次数:1071

中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所的研究人员报告说,他们成功地克隆了An-2基因并证实它编码的细胞分裂素合成酶调节水稻遮阳和谷物产量。该研究发表在8月14日的《Molecular Plant》期刊上。

本文作者是中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员。主要从事水稻基因组学,群体遗传学,水稻全基因组关联分析以及栽培稻的起源和驯化。 2013年,他当选为中国科学院院士(扩展阅读:韩斌院士自然刊物发表了一篇关于基因组研究的新文章)。

水稻是最重要的粮食作物之一,也是世界上大约一半人口的主食。它分布在世界各地,亚洲是主要的稻米产区。现代遗传学和考古研究表明,亚洲栽培稻(Oryza sativa)大约在8000年前被其祖先的野生稻(Oryza rufipogon)驯化。在这种驯化过程中,亚洲栽培稻和野生稻之间的性状发生了许多显着变化。野生稻通常容易落入谷物中并生长,并且具有长芒和黑壳,并且每穗的谷粒数量很少。相反,栽培稻不容易摔倒,异交率低。它通常是无芒或短芒,黄色的船体,从高粱生长到直立。

莽是水稻种子的形态特征之一,也是其他谷类作物耳朵的重要组成部分,如大麦,小麦,燕麦,高粱等。莽是种子螨的延伸,有利于种子的传播和萌发,可以抵抗鸟类和野兽的觅食。在驯化过程中,可以手动选择Changmang,因为它不利于收获和储存。但在一些谷类作物,如小麦和大麦,仍然保留了人类。在这些作物中,芒果是重要的光合器官之一,其同化产物直接运输到生长的小穗,在灌浆后期的籽粒灌浆中起重要作用。在小麦中,修剪系通常具有较高的产量,并且当受到干旱胁迫时,谷粒重量尤其明显。水稻与小麦芒具有不同的结构,只有一个维管束可能不参与光合作用。大多数栽培稻现在是一种无味或短角的品种。

水稻芒的遗传研究长期以来一直受到科学家们的关注。然而,大多数关于控制水稻性状基因的研究仅限于相关QTL的初始位置。在之前的研究中,韩斌的研究小组最初发现了两个与芒,An-1和An-2相关的QTL。研究确定An-1是控制芒果发育和调节籽粒数和籽粒长度的主要QTL,并证实An-1是驯化基因。

在这篇新文章中,研究人员报告说他们克隆了An-2基因并证实它编码了一种名为OsLOGL6的蛋白质,这种蛋白质催化了野生稻细胞分裂素合成的最后一步。含有野生型等位基因An-2的近等基因系显示An-2通过增加细胞分裂促进芒的延伸,但通过减少每穗的谷粒数和每株植物的分蘖数来降低谷物产量。

研究人员发现,An-2基因的遗传变异产生了巨大的影响,缩短了遮阳篷的长度,增加了栽培稻中分蘖和谷粒的数量。性能分析证实An-1调节原基的形成,An-2促进芒的延伸。研究表明,与野生稻相比,栽培稻中An-2基因的核苷酸多样性显着下降,表明An-2基因经过人工选择。

因此,作者认为人工选择An-2遗传变异导致栽培稻的芒长缩短和谷物产量增加。