近期，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用創(chuàng)新團隊研究發(fā)現(xiàn)，雜草稻與栽培稻之間存在基因滲入，支持了雜草稻起源于栽培稻的去馴化觀點，發(fā)掘了雜草稻中的抗旱相關(guān)基因PAPH1并驗證了其功能，為抗旱基因功能的深入研究與雜草稻的有效利用提供了理論支撐。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《實驗植物學(xué)雜志》(The Journal of Experimental Botany)。

據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員韓龍植介紹，雜草稻是稻田里不種自生、伴隨栽培稻生長的一種“雜草型稻”，一般表現(xiàn)為落粒、種皮紅色、穎殼褐色等特點。同時，雜草稻具有早期生長旺盛、抗病蟲、抗逆等優(yōu)異特性，在新基因發(fā)掘和育種研究中具有重要利用價值。

(圖為雜草稻抗旱相關(guān)基因篩選 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所供圖)

該研究表明，雜草稻與水稻地方品種或選育品種存在基因交流，雜草稻的演化與地方品種和選育品種密切相關(guān)。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，在雜草稻基因組中有158個基因組區(qū)段受到了選擇，包含37個已注釋的抗逆相關(guān)基因。基于全基因組關(guān)聯(lián)分析，挖掘出與干旱脅迫下葉片干枯程度顯著相關(guān)的抗旱基因PAPH1，對攜帶PAPH1基因不同單倍型的水稻自然群體進行抗旱性鑒定表明，擁有單倍型Hap1 和Hap2的種質(zhì)中，抗旱種質(zhì)分別占85.45%和77.16% 。進一步研究表明，PAPH1基因敲除突變體的抗旱性明顯弱于野生型，而PAPH1基因過表達株系的抗旱性明顯強于野生型。與野生型相比，基因敲除突變體葉肉細胞膜內(nèi)外鈣離子和鉀離子流速降低，而基因過表達株系葉肉細胞膜內(nèi)外鈣離子和鉀離子流速增加，說明PAPH1基因在雜草稻應(yīng)對干旱脅迫過程中發(fā)揮著重要作用。該研究為抗旱基因功能的深入研究與雜草稻的有效利用提供了理論支撐。

該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

關(guān)鍵詞： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 地方品種 作物科學(xué) 基因交流 科技創(chuàng)新