我国科学家首次克隆出决定野生稻多年生习性的关键基因

中国青年报客户端上海3月20日电,记者王烨捷报道,科学家在这次探索中发现了野生稻具有“长生不老”的特性。这个发现由中国科学院分子植物科学卓越创新中心韩斌院士团队和王佳伟研究员团队领导完成。科学家们利用栽培稻广陆矮四号(GLA4)与多年生野生稻W1943杂交,构建染色体替换系进行研究。最终,他们成功克隆了决定野生稻多年生习性的关键基因EBT1。野生稻通过这个基因让腋芽恢复营养生长能力,不断产生新分蘖。研究团队发现EBT1由两个串联排列的微小RNA基因MIR156B和MIR156C组成。这两个基因会在开花后分蘖节的腋芽中重新激活,实现返老还童,从而促进分枝与分蘖,这种现象与表观修饰状态密切相关。他们还将EBT1与PROG1和TIG1聚合,成功创制出具备无性繁殖能力的类野生稻植株,并且把这种植株放在海南陵水养殖。类野生稻植株在田间环境中存活超过两年。2018年中国曾有过连续收获数年的水稻品种,但传统育种花了约20年时间。掌握多年生基因可以显著降低改造时间成本。 我国科学家首次克隆出决定野生稻多年生习性的关键基因Endless Branches and Tillers 1(EBT1),阐明了该基因座位表达模式改变是水稻驯化过程中由多年生向一年生转变的原因。《Science》期刊刊登了这个研究成果的封面文章。目前常见栽培稻是一年生直立生长植物,具有黄色颖壳、不落粒等优点,同时需要每年耕种播种。而野生稻则是多年生匍匐杂乱生长植物,具有黑色颖壳和容易落粒特点,不需要反复耕种播种。如果能把野生稻中的多年生特性转移到栽培稻上,农民就可以省去每年耕种播种的麻烦。 记者了解到,EBT1基因座位由MIR156B和MIR156C两个微小RNA基因组成。研究团队发现这两个微小RNA基因会在开花后分蘖节腋芽中重新激活,让腋芽恢复营养生长能力产生新分蘖。进一步分析发现这一现象与表观修饰状态密切相关。合作团队成功创制出复现野生稻野草表型的类野生稻植株并在海南陵水进行养殖实验。 2018年中国曾推出一种连续收获数年水稻品种,但传统育种花了约20年时间。此次研究采用正遗传学方法和精细图位克隆技术进行定位克隆工作并命名为EBT1基因。此次研究结果表明EBT1是控制水稻从多年生到一年生转变的关键因子之一。 这种类野生稻植株还在实验阶段需要进一步试验不同生态型和材料并筛选匹配相关基因。“类多年生作物并不是取代一年生作物,而是根据不同场景选择使用”,王佳伟解释道。该研究团队认为这种类多年生作物更适合丘陵山地如贵州、云南、福建等地区种植。 该次发现对于改良现有水稻品种具有重要意义,“它能帮助农田休息减缓水土流失”,韩斌表示此次研究成果将有助于培育更符合环境需求的新型粮食作物品种并推广应用于实际生产中去。