中國(guó)科學(xué)院植物所證實(shí)水稻是多次起源的產(chǎn)物
2023年08月25日來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院
亞洲稻又稱水稻（Oryza sativa L.）。亞洲稻包括粳稻（Japonica）和秈稻（Indica）兩個(gè)亞種，不僅是最重要的糧食作物之一，也是理論研究中日益受到重視的模式生物。盡管迄今針對(duì)水稻開展了大量研究，但關(guān)于水稻起源/馴化的歷史已爭(zhēng)論了半個(gè)多世紀(jì)，存在各種推論和觀點(diǎn)。目前存在兩種主流假說(shuō)——一次起源（single-origin）假說(shuō)和多次起源（multiple-origin）假說(shuō)。前者推測(cè)水稻單次起源于中國(guó)的普通野生種（O. rufipogon），而后者認(rèn)為水稻不同亞種分別起源于不同的地理區(qū)域，即粳稻起源于中國(guó)的普通野生稻，而秈稻則起源于南亞和東南亞的尼瓦拉野生稻（O. nivara）。
中國(guó)科學(xué)院植物研究所葛頌研究組基于1578份水稻和野生稻樣本的重測(cè)序數(shù)據(jù)，采用新的分析策略探討了水稻的起源/馴化歷史，即在全基因組水平上通過(guò)分析馴化基因的起源來(lái)推斷水稻的野生祖先和起源地點(diǎn)。該研究厘清了水稻和野生稻的群體遺傳結(jié)構(gòu)和群體動(dòng)態(tài)歷史，明確了水稻包括6個(gè)品種群（indica、aus、rayada、 aromatic、temperate japonica和tropical japonica）以及兩種野生稻存在4個(gè)遺傳組分（Ruf1、Ruf2、Niv1和Niv2）。在此基礎(chǔ)上，研究通過(guò)全基因組掃描，鑒定到993個(gè)在indica和japonica中同時(shí)受到選擇的基因（馴化基因），進(jìn)而發(fā)現(xiàn)其中80%來(lái)自中國(guó)的普通野生稻，而其余20%起源于南亞和東南亞地區(qū)的尼瓦拉野生稻。這些馴化基因在水稻馴化過(guò)程中發(fā)生了持續(xù)的亞種間基因漸滲，因而共享在整個(gè)水稻的基因庫(kù)中。進(jìn)一步，研究對(duì)36個(gè)知名馴化基因進(jìn)行單倍型網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，中國(guó)南部和印度北部為水稻的二個(gè)主要馴化中心，東南亞以及印度南部可能是水稻的次級(jí)馴化地區(qū)。上述研究證明了水稻為多次起源/馴化的產(chǎn)物。
該研究重測(cè)序了422份廣布于野生稻分布區(qū)的代表性樣本，為水稻遺傳改良和進(jìn)一步的理論研究提供重要的數(shù)據(jù)資源；鑒定出一批水稻和野生稻種質(zhì)資源庫(kù)中鑒定錯(cuò)誤和遺傳混雜的樣品。該研究還發(fā)現(xiàn)，某些選擇性清除區(qū)段內(nèi)包含不同起源的馴化基因，說(shuō)明了基于合并選擇性清除區(qū)段重建系統(tǒng)發(fā)生的方法在探討作物馴化歷史時(shí)可能出現(xiàn)誤判。
上述研究成果以長(zhǎng)文的形式，發(fā)表在《自然-植物》（Nature Plants）上。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)歐文分校和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所的科研人員參與研究。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)子課題、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)博士后科學(xué)基金的支持。
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