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2011年6月10日星期五

水稻基因:​一万年前的人工选择

水稻基因:​一萬年前的人工選擇: "

1960年代亞洲掀起了稻米種植的「綠色革命」:通過人工選擇擁有特定基因的品種來提高產量。不過,一項新的研究指出從10000年前的稻米種植開始時,農民們就已經開始了他們的綠色革命。


現今所有的栽培稻(Oryza sativa),都擁有共同的祖先普通野生稻(Oryza rufipogon)。栽培稻有兩個亞種,顆粒較短的粳稻和顆粒較長、主要在東南亞和中國南部種植的秈稻。1960年代,亞洲的稻米種植者利用人工選擇促成半矮桿基因(semi-dwarf1,SD1)的突變增加了稻米產量。矮桿植物用於生長的能量和養分少,結實更多,不易倒伏。


SD1基因產生的酶會影響稻米莖葉生長的生化過程,名古屋大學的松岡信(音譯,Makoto Matsuoka)研究小組檢視了SD1基因的突變歷史,他們將攜帶這一突變體的基因注入細菌體內,並觀察產生的酶,以此判斷不同SD1突變體造成的影響。松岡小組發現了一種野生稻中不存在而較多出現在日本粳稻中的古代突變體SD1-EQ與矮桿性狀關聯緊密,可能經過人工選擇。接下來他們研究了粳稻、秈稻、野生稻基因組中於SD1相近的基因變異。一般來說,如果一種基因是經過選擇的,不同個體中的鄰近基因顯示的變異會少得多。結果他們發現日本粳稻中SD1鄰近基因的變異只有2%出現在野生稻身上(而秈稻還有75%),說明實際上SD1的突變體在古代已經過選擇。


松岡小組發表在《國家科學院院刊》上的論文總結說日本粳稻中的矮桿基因突變體SD1-EQ的選擇在稻米栽培開始時就已出現。粳稻和秈稻的分化在栽培稻之前就已經出現,並有各自獨立的栽培過程。而秈稻中出現的SD1-EQ可能來源於兩個亞種的雜交繁育。這一結果也與考古植物學相符。野生稻為了吸收深處水分,會生長得高大桿長。而古代農民在濕地上種植稻米,不需要吸收深處的水分,這可能在有意無意間促成了基因突變的人工選擇,儘管他們並不知道SD1-EQ基因的存在。



來源:《科學》網站6月7日報導PNAS 6月6日論文摘要


daiwq 編譯,田不野 審稿


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