孙传清教授课题组在The Plant Cell发表水稻进化研究最新成果（图文）

 

普通野生稻（左）与栽培稻（右）穗、籽粒及芒的比较

　　本网讯   我校农学院教授孙传清领导的课题组，在水稻进化研究上再次取得重要进展——他们发现了一个编码分泌肽分子调控水稻驯化过程中穗粒数、粒长及芒发育的改变。

　　该研究结果日前在线发表于国际植物学杂志The Plant Cell，题为“GAD1 Encodes a Secreted Peptide That Regulates Grain Number, Grain Length and Awn Development in Rice Domestication”。

　　亚洲栽培稻（Oryza sativa L.）是从普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）进化而来，其形态性状和生理特性上在此过程中都发生了巨大的变化。其中，野生稻通常拥有较少的每穗粒数，籽粒较长，且籽粒顶端长有长芒；而栽培稻每穗粒数较多，籽粒较短，且籽粒顶端无芒或者短芒。这些性状的改变有利于提高稻谷产量、便于稻谷收获、储藏和加工，对人类极为有利。

　　为揭示这一重要转变的分子机理，孙传清教授课题组鉴定了调控穗粒数、粒长及芒的发育基因GAD1（Grain number, grain length and Awn Development 1）。该基因位于水稻第染色体长臂，编码一个预测的富含半胱氨酸的小分子分泌肽，并与拟南芥中的EPFL（EPFLEPIDERMAL PATTERNING FACTOR-LIKE）家族有较高的同源性。GAD1蛋白在N端具有一个信号肽位点，其成熟肽在C端具有保守的半胱氨酸残基。栽培稻中gad1基因在编码区的移码突变破坏了保守半胱氨酸结构，导致了功能丧失，使穗粒数增加、籽粒变短，以及芒的发育受阻。序列分析表明，该基因在水稻驯化过程中受到了强烈的人工选择，并引起附近 ~900-kb的基因组区域遗传多样性的剧烈下降。他们的研究表明，除了大部分已知的编码转录因子和酶的基因，GAD1编码的小分子分泌肽参与了水稻进化过程。GAD1的克隆不仅揭示了信号肽分子在植物发育中的新功能，也为揭示水稻进化的分子机制提供了新线索。

　　孙传清教授课题组博士研究生金晶为该论文的第一作者。清华大学谢道昕教授课题组参与了部分工作。