Nature Plants | 中国农大朱作峰团队揭示非洲栽培稻种子落粒性丧失的分子遗传基础

稻属含有两个栽培种，即亚洲栽培稻(Oryza sativa L.)和非洲栽培稻(Oryza glaberrima Steud.)。亚洲栽培稻起源于亚洲的普通野生稻（Oryza rufipogon），而非洲栽培稻起源于非洲的短舌野生稻(Oryza barthii)。与亚洲栽培稻相比，非洲栽培稻产量低，仅限于西非撒哈拉沙漠以南的地区种植。从野生稻向栽培稻的进化过程中，水稻获得了很多新的性状，同时也有一些性状丢失。在谷类作物驯化过程中，种子传播性状的消失是一个极其重要的步骤。然而，驯化过程中种子传播性状（种子落粒性状）是如何消失的以及其背后的分子机制等问题仍需深入研究。

2018年6月4日，中国农业大学教育部作物杂种优势研究与利用重点实验室，国家农业野生植物鉴定评价中心（水稻），农学院水稻研究中心朱作峰教授研究团队在Nature Plants在线发表了题为“Genetic control of seed shattering during African rice domestication”的研究论文。该研究揭示了非洲水稻在驯化过程中种子落粒性状的遗传调控机制。




首先，研究人员利用图位克隆的方法从非洲野生稻中分离了一个编码YABBY转录因子的基因ObSH3（seed shattering 3），该基因控制水稻种子脱离层发育。进一步研究发现，含有SH3的基因组区段缺失引起非洲栽培稻种子落粒性的丧失。通过对SH3和SH4（SH4是一个位于4号染色体控制种子落粒的基因）的功能分析，发现多个基因可引起一系列种子落粒性状丧失的表型，影响其他性状，如脱粒容易。研究人员进一步分析了93个地方品种中的SH3和SH4，分子进化分析结果为非洲水稻驯化历史提供了更多的信息。总的来说，该研究结果为作物驯化过程提供了新的见解，同时，ObSH3基因的克隆及其作用机制也加深了我们对于种子传播分子机制的了解。



Phenotypes of seed shattering of W1411 and IRGC104165.

值得一提的是，该团队在2017年5月在Nature Plants上发表了一篇题为“A SNP causes the smaller grain and loss of shattering during African rice domestication”的研究论文，该研究从非洲野生稻中分离了一个控制籽粒长度的基因GL4（Grain Length 4），该基因控制水稻颖壳细胞纵向的伸长，同时，GL4也控制水稻种子的落粒性。GL4即为本研究中SH4的同源基因。

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