中国农业大学Nature子刊发表水稻研究新成果

　　

生物通报道  来自中国农业大学的研究人员在新研究中，揭示出了水稻驯化过程中穗型进化的遗传控制机制。相关论文“Genetic control of inflorescence architecture during rice domestication”发表在7月25日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

文章的通讯作者是中国农业大学植物生理与生物化学国家重点实验室的孙传清(Chuanqing Sun)教授。其主要从事水稻株型遗传调控、野生稻优异基因克隆与利用、亚洲栽培稻进化分子机理等方面的研究工作。

穗型是决定粮食作物产量的一个重要的农艺学因子，因此是作物驯化和改良的一个主要目标。了解穗型的遗传基础不仅有助于阐明农作物进化机制，还可以提高农作物的粮食产量。

亚洲栽培稻（(Oryza sativa L.)是最古老的驯化作物之一，养活了全球超过三分之一的人口。在水稻的驯化过程中，其形态学和生理性状都发生了显著的改变。近年来的研究揭示了大量控制水稻驯化性状，如谷粒脱落、匍匐生长习性、果皮颜色和谷粒大小等的进化机制和遗传因子。穗型由松散转变为紧凑是水稻驯化过程中的一个关键事件。

普通野生稻(O. rufipogon Griff.)显示典型的松散穗型，有利于其花粉的传播和异花授粉，降低了病原体感染的风险，以维持高度遗传多样性，并能够对自然生态环境产生适应性改变。与之相反，栽培稻穗型紧凑，更利于高密度种植以及提高收获产量。栽培稻的这些特性可以提高粮食产量潜力，满足人们的栽培需求。然而，目前对于水稻驯化过程中这种穗型转变的分子机制尚不明确。

在这篇文章中，研究人员证实野生稻疏散的穗型受到一个显性基因OsLG1的调控。从前的研究报道OsLG1是一个SBP结构域转录因子，控制了水稻叶舌的发育。通过关联分析，研究人员证实OsLG1基因转录起始位点上游11kb的顺式调控区域中，一个单核苷酸多态-6（SNP6）导致了水稻驯化过程中栽培稻转变为紧密的穗型，但却没有改变其在叶舌部位的表达，从而使栽培稻穗型紧凑，叶舌也能正常发育。

该研究结果表明，基因顺式调控区能精细调控靶基因的空间表达，选择顺式调控序列变异可能是作物驯化的重要方式之一。新研究发现对于了解水稻的驯化机制，并在未来改良农作物的分子育种具有重要的意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Genetic control of inflorescence architecture during rice domestication

Inflorescence architecture is a key agronomical factor determining grain yield, and thus has been a major target of cereal crop domestication. Transition from a spread panicle typical of ancestral wild rice (Oryza rufipogon Griff.) to the compact panicle of present cultivars (O. sativa L.) was a crucial event in rice domestication. Here we show that the spread panicle architecture of wild rice is controlled by a dominant gene, OsLG1, a previously reported SBP-domain transcription factor that controls rice ligule development. Association analysis indicates that a single-nucleotide polymorphism-6 in the OsLG1 regulatory region led to a compact panicle architecture in cultivars during rice domestication. We speculate that the cis-regulatory mutation can fine-tune the spatial expression of the target gene, and that selection of cis-regulatory mutations might be an efficient strategy for crop domestication.

作者简介：

孙传清

中国农业大学植物生理与生物化学国家重点实验室教授。

1996年7月博士毕业于中国农业大学。1996年7月起在中国农业大学从事科研教学工作至今。2004年入选“教育部新世纪优秀人才计划”；2006年享受政府特殊津贴；2007获得国家自然科学基金委“国家杰出青年科学基金”，2009年度教育部****特聘教授。目前兼任国际生物多样性计划中国国家专家委员会委员、中国农学会作物遗传资源分会常务理事、中国作物学会分子育种分会理事理事等学术团体职务。任《生物多样性》和《农业生物技术》编委、《作物学报》常务编委等学术职务。

主要从事水稻株型遗传调控、野生稻优异基因克隆与利用、亚洲栽培稻进化分子机理等方面的研究工作。先后主持国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金委重点项目、973、863、转基因生物新品种培育重大专项及公益性行业（农业）科研专项等科研项目。