從中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所獲悉,該所儲成才研究組發(fā)現(xiàn)了一個與粳稻苗期低溫耐受性關聯(lián)、在進化中受到強烈選擇的耐低溫基因——bZIP73,并闡明了耐低溫的分子機理及其進化歷程。
研究人員對美國農業(yè)部收集的202份代表世界不同水稻種植區(qū)的水稻微核心種質資源群體進行了低溫耐受性鑒定,并與低溫耐受性相關的轉錄因子進行關聯(lián)分析。研究發(fā)現(xiàn),在秈稻和粳稻的原始祖先野生稻群體中,bZIP73基因的蛋白質編碼區(qū)只有一個核苷酸的差別。正是這一個核苷酸的差異,決定了秈粳稻的分化及低溫耐受性差異。
實驗證明,含有秈稻型bZIP73基因的水稻對低溫敏感,含有粳稻型bZIP73基因的水稻則對低溫具有耐受性,而這種基因可能早在水稻祖先野生稻中就得到了選擇。
研究人員結合野生稻分布區(qū)以及1960~1990年30年間的平均地表溫度數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),在印度、孟加拉國和中南半島以西地表溫度較高的地帶,野生稻中同時存在粳稻型和秈稻型bZIP73,而相對地表溫度較低的中國南方野生稻分布區(qū)中的野生稻僅存在粳稻型bZIP73。也就是說,只有含粳稻型bZIP73的野生稻能在較低地表溫度地區(qū)越冬生長。這一發(fā)現(xiàn)表明,粳稻型bZIP73與水稻的北移具有明顯的相關性。該成果對南方秈稻品種低溫耐受性改良以及水稻種植區(qū)北移具有重要意義。
據(jù)了解,水稻*初起源于我國南方亞熱帶地區(qū)。而亞洲栽培稻有秈稻和粳稻兩個亞種:秈稻具有耐熱的特性,主要分布在我國南方和南亞及東南亞熱帶和亞熱帶地區(qū);粳稻經過近萬年的人工馴化和選擇,具備耐低溫的特性,種植地逐漸北移,主要分布在我國北方和東北亞溫帶地區(qū)。
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