中科院遗传发育所:找到北方水稻不怕冷原因

2018-08-20 中国科学报

  记者日前从中科院遗传与发育生物学研究所获悉,该所储成才研究组发现了一个与粳稻苗期低温耐受性关联、在进化中受到强烈选择的耐低温基因——bZIP73,并阐明了耐低温的分子机理及其进化历程。该成果8月17日在线发表于《自然—通讯》杂志。

  研究人员对美国农业部收集的202份代表世界不同水稻种植区的水稻微核心种质资源群体进行了低温耐受性鉴定,并与低温耐受性相关的转录因子进行关联分析。研究发现,在籼稻和粳稻的原始祖先野生稻群体中,bZIP73基因的蛋白质编码区只有一个核苷酸的差别。正是这一个核苷酸的差异,决定了籼粳稻的分化及低温耐受性差异。

  实验证明,含有籼稻型bZIP73基因的水稻对低温敏感,含有粳稻型bZIP73基因的水稻则对低温具有耐受性,而这种基因可能早在水稻祖先野生稻中就得到了选择。

  研究人员结合野生稻分布区以及1960~1990年30年间的平均地表温度数据分析发现,在印度、孟加拉国和中南半岛以西地表温度较高的地带,野生稻中同时存在粳稻型和籼稻型bZIP73,而相对地表温度较低的中国南方野生稻分布区中的野生稻仅存在粳稻型bZIP73。也就是说,只有含粳稻型bZIP73的野生稻能在较低地表温度地区越冬生长。这一发现表明,粳稻型bZIP73与水稻的北移具有明显的相关性。该成果对南方籼稻品种低温耐受性改良以及水稻种植区北移具有重要意义。

  据了解,水稻最初起源于我国南方亚热带地区。而亚洲栽培稻有籼稻和粳稻两个亚种:籼稻具有耐热的特性,主要分布在我国南方和南亚及东南亚热带和亚热带地区;粳稻经过近万年的人工驯化和选择,具备耐低温的特性,种植地逐渐北移,主要分布在我国北方和东北亚温带地区。

  相关论文信息:DOI: 10.1038/s41467-018-05753-w

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