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強勝團隊揭示栽培水稻不斷向北擴展栽培的機制

發布時間:2019-12-27 10:39:33 來源:《農藥市場信息》傳媒 作者:鄭慶偉


熱帶亞熱帶起源的水稻(Oryza sativaL.)隨著人們對糧食需求的增長,被不斷向北的溫帶擴展其種植區域,雜草稻(OryzasativaL.f.spontaneaf.spontanea)也伴隨水稻擴散蔓延,期間面臨低溫脅迫及適應。南京農業大學雜草研究室強勝教授團隊比較研究全國100個種群的雜草稻及伴生的水稻的植株耐冷性發現,耐冷性從南向北逐漸增強。且存在明顯的共分化現象,其受OsICE1基因的啟動子區相同的甲基化模式調控的。


對雜草稻及水稻耐冷性研究發現,種群耐冷性與采樣點的緯度顯著正相關,與極端最低溫、年均溫和移栽期月均溫顯著負相關。對典型耐冷雜草稻及伴生水稻種群CBF通路基因表達模式研究發現,除耐冷負調控基因OsCBF2外,其他基因的表達量均與種群耐冷性顯著正相關。不同雜草稻和水稻種群OsICE1基因區均未發現甲基化位點,而OsICE1啟動子區域CHG和CHH甲基化程度與種群耐冷性及采樣點緯度、極端最低溫、年均溫和移栽期月均溫顯著相關;CHG和CHH甲基化在不同緯度的東北及中西南部種群耐冷性分化中發揮的功能不同,高緯度地區的種群耐冷性分化是由CHG甲基化差異主導的,而中緯度地區種群耐冷性的分化則是由CHG和CHH甲基化差異共同導致的,而低緯度地區種群耐冷性差異很小,CHG和CHH甲基化基本無差異。同一地區雜草稻和水稻種群耐冷性、CBF通路基因表達量及OsICE1基因啟動子區甲基化相似。因此,雜草稻和水稻的耐冷性表型多態性及其適應性是受OsICE1基因的啟動子區甲基化表觀遺傳調控的,其共分化是由OsICE1基因的啟動子區相同的甲基化模式調控以及可能存在的頻繁基因流的結果。


OsICE1基因啟動子甲基化調控水稻和雜草稻耐冷性分化有廣闊的應用前景,為水稻耐冷品種的選育提供了新的研究手段。由于OsICE1基因啟動子甲基化負調控水稻耐冷性,可將OsICE1基因啟動子的甲基化程度作為耐冷性篩選的標志,不僅可提高作物育種的效率,更可提高作物育種的精確性??山Y合甲基化敏感性限制性內切酶及分子標記技術,作為育種研究中的重要工具,快速檢測活體植株中OsICE1基因啟動子甲基化程度,高效的進行大范圍的植株檢測,篩選耐冷性強的水稻品種。


該團隊的解洪杰以及韓一豪和李新月碩士生為共同第一作者,強勝教授為通訊作者,宋小玲教授、戴偉民副教授以及美國華盛頓大學的Olsen教授為共同作者。國際生態學著名雜志Molecular Ecology于2019年11月12日在線發表了該研究論文。該研究得到了國家自然科學基金(31572066)和國家轉基因重大專項(2016ZX08011-001)的支持。


編輯人員:馬志銘
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