韩斌院士Nature Genetics发表水稻研究新成果

　　

生物通报道  来自中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所、中国农业科学院等处的研究人员证实，在栽培稻中OsSPL13控制了谷粒大小。这一重要的研究发现发布在3月7日的《自然遗传学》（Nature Genetics）杂志上。

文章的通讯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的韩斌（Bin Han）研究员。其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及栽培稻的起源和驯化等研究工作。2013年当选为中国科学院院士。

为了满足世界人口迅速增长对粮食的需求，通过高效育种来提高作物产量至关重要。水稻产量是由由分蘖数、穗粒数和粒重三要素所决定。粒重与粒长、粒宽和粒厚之间呈正相关。到目前为止，已发现了几个负责粒长和粒宽的基因，如GW2、qSW5、GS5、GW8、GS3和 GL7/GW7，它们通过激活细胞周期机器促进细胞分裂调控了粒形。

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植物器官的生长是细胞分裂和细胞扩张共同所致。因此，值得去探索通过调控细胞大小增进谷粒大小的新遗传位点。对水稻的复杂性状进行全基因组关联研究(GWAS)，已成功鉴别出了成百上千强大的关联信号。然而，作为一种自花授粉植物，水稻连锁不平衡（LD）衰减的幅度不大，限制了长度约100 kb区域（通常包含几个基因）的绘图分辨率。

为了鉴别出控制水稻谷粒大小性状的基因，研究人员在不同的水稻种群中完成了对谷粒大小的GWAS研究。并通过分析表达模式、遗传变异和T-DNA插入突变对谷粒形状相关数量性状位点（QTL）进行功能分析，由此发现了编码植物特异性转录因子OsSPL13的一个主效数量性状位点GLW7，证实其正调控了谷壳的细胞大小，由此提高了水稻的粒长和产量。研究人员确定OsSPL13  5’UTR中的一个串联重复序列通过影响转录和翻译改变了它的表达，高水平表达OsSPL13与热带粳稻大谷粒相关。进一步的分析表明，在热带粳稻中GLW7的大谷粒等位基因有在人工选择下来自籼稻品种的基因渗入。该研究证实了可以基于GWAS数据来有效发现新基因。

韩斌院士近年在水稻研究中取得不少引人瞩目的成果。2011年12月，他领导中科院的研究人员构建出了一张精确的水稻高密度基因型图谱。通过群体遗传学分析，初步鉴定了一些影响水稻群体分化的基因组区段和候选基因。研究成果发布在Nature Genetics杂志上（韩斌nature子刊发表基因组研究新成果）。

2015年2月，韩斌院士和中科院的研究人员一起通过对杂交水稻品种进行基因组分析，揭示出了大批促成杂种优势的优异等位基因。这项研究为我们提供了有关杂种优势原理的一些新认识，并将对于水稻育种产生重要影响。研究结果发布在Nature Communications杂志上（韩斌院士Nature子刊发表基因组研究新文章 ）。

2015年8月，他报告称成功克隆出了An-2基因，并证实其编码的一种细胞分裂素合成酶调控了水稻芒长及谷物产量。这项研究发布在Molecular Plant杂志上（韩斌院士Cell子刊发表水稻研究新成果 ）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

OsSPL13 controls grain size in cultivated rice

Although genetic diversity has a cardinal role in domestication, abundant natural allelic variations across the rice genome that cause agronomically important differences between diverse varieties have not been fully explored. Here we implement an approach integrating genome-wide association testing with functional analysis on grain size in a diverse rice population. We report that a major quantitative trait locus, GLW7, encoding the plant-specific transcription factor OsSPL13, positively regulates cell size in the grain hull, resulting in enhanced rice grain length and yield. We determine that a tandem-repeat sequence in the 5′ UTR of OsSPL13 alters its expression by affecting transcription and translation and that high expression of OsSPL13 is associated with large grains in tropical japonica rice. Further analysis indicates that the large-grain allele of GLW7 in tropical japonica rice was introgressed from indica varieties under artificial selection. Our study demonstrates that new genes can be effectively identified on the basis of genome-wide association data.

作者简介：

韩斌

1992年在英国John Innes  Centre的 The Sainsbury Laboratory获得植物病原菌分子遗传学博士；1992年至1998年在英国剑桥大学植物科学系从事博士后研究；1998年回国在中科院国家基因研究中心从事水稻基因组学研究；2001年起任国家基因研究中心主任；2002年任上海生科院植物生理生态研究所副所长；2008年任中科院北京基因组所副所长；2012年任上海生科院副院长。先后获得过国家杰出青年科学基金、中科院“****”等资助，2013年入选中国科学院院士。研究成果获国家自然科学二等奖和上海市科技进步一等奖各1项。

研究方向:水稻基因组和功能基因组学研究