中山大学、中科院联合文章勾画家养水稻起源

　　

生物通报道  近日来自中山大学、中科院北京基因组研究所、中科院研究生院、康奈尔大学以及芝加哥大学的研究人员在最新一期的开放刊物PLOS Genetics上发表了题为《水稻基因组两种进化历史：驯化基因的角色》 (Two Evolutionary Histories in the Genome of Rice: the Roles of Domestication Genes)的研究论文，揭开了两种家养稻起源进化的重要篇章。

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中国科学院北京基因组研究所的吴仲义教授和中山大学施苏华教授为这一论文的共同通讯作者。前者早年毕业于台湾东海大学生物系，2004年被选为中央研究院院士。2008年被聘为北京基因组研究所所长，此外目前还受聘为中山大学长江讲座教授。2005 年之后，吴仲义开启新的研究领域，从microRNA着手解决物种形成的问题。在Science、Nature、PNAS等世界顶级学术期刊上发表论文论文近120篇。施苏华教授教授于1986年和1990年于中山大学获取植物学硕士和博士学位，自90年起在中山大学任教。现任中山大学生命科学学院植物研究室,生物防治国家重点实验室和教育部基因工程重点实验室教授，博士生导师。已发表学术论文60余篇，在国际学术刊物上发表的论文被同行多次引用。2001年获“求是杰出青年学者奖”，2002年获教育部中国高校自然科学一等奖。

水稻是最重要的粮食作物之一，供养着超过三分之一的世界人口。在我国及周边很多亚洲国家，水稻是关乎国家民生大计的重要命脉。而目前，家养稻共分为粳稻和籼稻两种品系。粳稻主要生长分布于中国北部、日本、韩国等高纬度地区。而籼稻主要生长分布在中国南部、东南亚、印度等低纬度地区。水稻是人类从打猎采集的生活状态转到农业栽种的过程中，被人类驯化培育的重要植物物种。两种家养水稻的起源和演化，一直是进化生物学家、历史学家和考古学家所关心的热点问题。

通过分子生物学和形态学的研究，有学者认为，两种家养稻是独立起源的。它们分别由不同地区的不同人群，在不同地点驯化而成。而另有学者则持不同观点，他们认为，两种家养稻是一次起源的，它们的存在只是驯化后物种适应不同的地理环境的结果。两派学者各持证据，一直以来未有定论。

利用新一代的测序技术，基因组所及中山大学研究人员发现，水稻全基因组绝大多数基因都支持了其独立起源的历史，两种家养稻似乎都是从野生群体里独立培育出来的。然而，当研究人员分析那些受过人工选择的重要基因区段时却发现，两种家养稻的基因及其类似很多重要的农业经济性状看起来是一次起源的。

研究者认为，当一种重要的农业经济性状在一种家养稻中出现时，古代育种专家就通过杂交，把相对应的基因区段，“借鉴“或”拷贝”到另外一个物种里，从而使得另外一个品种也具备了人们所想要的表型（例如，种子不容易落粒等）。古代人们的这种相互“克隆”和“盗版”，勾画了人类重要农业经济性状基因的演化历程。该研究结果，在支持学界的两种理论的同时，也统一了上述两种假说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Two Evolutionary Histories in the Genome of Rice: the Roles of Domestication Genes

Genealogical patterns in different genomic regions may be different due to the joint influence of gene flow and selection. The existence of two subspecies of cultivated rice provides a unique opportunity for analyzing these effects during domestication. We chose 66 accessions from the three rice taxa (about 22 each from Oryza sativa indica, O. sativa japonica, and O. rufipogon) for whole-genome sequencing. In the search for the signature of selection, we focus on low diversity regions (LDRs) shared by both cultivars. We found that the genealogical histories of these overlapping LDRs are distinct from the genomic background. While indica and japonica genomes generally appear to be of independent origin, many overlapping LDRs may have originated only once, as a result of selection and subsequent introgression. Interestingly, many such LDRs contain only one candidate gene of rice domestication, and several known domestication genes have indeed been “rediscovered” by this approach. In summary, we identified 13 additional candidate genes of domestication.