《自然》发表韩斌课题组水稻驯化起源研究成果
文章来源:综合办 | 发布时间:2012-10-08 | 【打印】 【关闭】
我国科学家最近从基因角度揭开水稻驯化起源历史之谜。由中科院上海生科院植物生理生态研究所国家基因研究中心韩斌课题组完成的这项研究结果,以“水稻全基因组遗传变异图谱的构建及驯化起源”为题,全文在线发表于10月4日《自然》杂志上。
《自然》杂志专门评论说,这项研究对阐明早期栽培稻的驯化过程和驯化基因,对充分利用野生水稻资源的遗传多样性为现代水稻遗传育种改良服务有重要的意义。
水稻、小麦等农作物的驯化、栽培,对人类文明的进程产生过重大的影响。栽培作物的起源研究十分复杂,涉及多门自然和社会学科。作为一种极其重要的粮食作物,关于水稻起源、驯化过程的研究及驯化基因的鉴定分析一直是学术界的研究热点。
根据已有的证据,目前普遍认为亚洲栽培稻是在一万多年前由亚洲的野生稻人工驯化而来,广泛分布于中国、东南亚及南亚的普通野生稻是亚洲栽培稻的野生祖先种。但是,亚洲栽培稻最早起源于哪里(中国、东南亚、南亚或是其他地区)?人类最先开始驯化的是同一类野生稻然后逐渐演化出粳稻和籼稻两个亚种呢,还是野生稻中本来就存在着两类水稻然后被分别驯化成粳稻和籼稻呢?基因组上有哪些位点受到了选择从而改变了野生稻的特性形成了适应人类生产作业的栽培稻?
对于这些难题,学术界开展了大量的研究,获得了不少的证据或线索。韩斌研究员一直致力于水稻基因组研究,他曾带领课题组完成了水稻基因组测序,构建了栽培稻单倍体型图谱。在此基础上,他又带领团队从全球不同生态区域中,选取了400多份普通野生水稻进行基因组重测序和序列变异鉴定,与先前的栽培稻基因组数据一起,构建出一张水稻全基因组遗传变异的精细图谱。
“我们的初衷是想从野生水稻中挖掘更多的优良基因,用来改造栽培水稻,使它们更加健壮、高产。”他告诉记者,“但通过基因比较,我们竟然无意中梳理出了水稻驯化源头的一些线索。”
通过这张精细图谱,研究者发现水稻驯化从中国南方地区的普通野生稻开始,经过漫长的人工选择形成了粳稻;对驯化位点的鉴定和进一步分析发现,分布于中国广西的普通野生稻与栽培稻的亲缘关系最近,表明广西很可能是最初的驯化地点。
论文第一作者、植生生态所黄学辉博士解释,水稻驯化发生在远古时代,当时人类活动范围还十分局限,野生水稻的居群也存在地方适应性,不会发生大规模“迁移”。根据栽培稻和各地野生稻的基因比较,我们大致可以推断,人类祖先最初究竟使用了何地的稻种开始进行驯化,而那个区域也极可能就是人类驯化水稻的发源地。
他们同时还发现,水稻中的两大分支——粳稻和籼稻,并非同时驯化出现的。黄学辉介绍,通过基因分析,可以大致推断出栽培水稻的扩散路径:人类祖先首先在广西的珠江流域,利用当地的野生稻种,经过漫长的人工选择,驯化出了粳稻,随后往北逐渐扩散。而往南扩散中的一支,进入了东南亚,在当地与野生稻种杂交,经历了第二次驯化,产生了籼稻。
在这项工作中,中国水稻研究所及日本国立遗传所等单位提供了大量的栽培稻种质资源和野生稻材料,并合作开展研究。