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我国科学家揭开北方粳稻低温适应之谜

发布时间:2021-02-23

  新华社北京8月18日电(记者董瑞丰)起源于南方的水稻如何适应北方相对低温的气候条件?我国科学家一项最新研究发现,耐低温基因bZIP73在水稻北移的过程中扮演了重要角色。该成果17日发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。

  亚洲栽培稻有两个亚种:籼稻和粳稻。籼稻耐热,主要分布在我国南方、南亚及东南亚热带和亚热带地区;粳稻经过近万年的人工驯化和选择,具备耐低温的特性,种植地逐渐北移,主要分布在我国北方和东北亚温带地区。

  中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才研究组通过对美国农业部收集的202份代表世界不同水稻种植区的水稻微核心种质资源群体进行低温耐受性鉴定,并与低温耐受性相关的bZIP转录因子进行关联分析,结合群体遗传学和进化生物学方法对相关位点进行籼粳分化和进化选择分析,发现了一个与粳稻苗期低温耐受性关联又在进化中受到强烈选择的耐低温基因——bZIP73,并阐明了耐低温的分子机理及其进化历程。

  研究发现,在籼稻和粳稻的原始祖先野生稻群体中bZIP73基因蛋白质编码区只有1个核苷酸差别。实验显示,含有籼稻型bZIP73基因水稻对低温敏感,而含有粳稻型bZIP73基因水稻对低温具有耐受性,证明就是这一个核苷酸的差异决定了籼粳稻的分化及低温耐受性差异。

  低温严重影响水稻的地理分布、生长发育及产量。专家表示,水稻耐低温基因bZIP73的发现,不仅揭示了粳稻驯化过程中适应低温环境的分子机制,也可用于指导培育适应高纬度高海拔地区水稻品种,以及对南方籼稻品种进行低温耐受性改良。(完