水稻外源DNA導入機制 國稻種芯-章成君：基因融合又被證實

水稻外源DNA導入機制 國稻種芯-章成君：基因融合又被證實

科技日報 （記者趙漢斌）新基因是生物表型進化和物種形成的動力和源泉。記者近日從中國科學院昆明植物研究所獲悉，研究人員近期研究發現，基因融合是水稻及其近緣種新基因產生的重要機制，這意味著新基因研究取得了又一項重要進展。相關研究結果發表在著名國際期刊《基因組生物學》上。

「由兩個或兩個以上基因形成的融合基因，不僅可以繞過漫長而又低效的位點突變帶來的有害步驟，又可以通過序列重排而將遠源相關或者不相關的功能結構域進行組合，極易產生新的結構特徵和新的功能，從而助推物種的適應性演化。」論文通訊作者之一、中國科學院昆明植物研究所研究員章成君介紹，基於此，由他領銜的專題攻關組自主開發了基於系統發育框架的動態鑒定融合新基因的流程。

此次研究中，章成君、周艷麗等人利用我國最主要的糧食作物中稻屬的多個基因組數據，在最年輕的分支上選取了4個目標物種，共鑒定到310個融合基因。其中粳稻、秈稻、非洲栽培稻和短舌野生稻分別含有80、62、67和43個物種特異的基因。通過基因組重測序分析，他們發現這些物種特異基因在群體中的固定頻率分別為31.8%、15.4%、21.5%和93.3%，這可能對物種的適應性演化起著至關重要的作用。

研究人員進一步以粳稻為例，分析發現約有三分之一的融合新基因與其母基因有相似的表達模式，約三分之一的融合新基因具有分化的新表達模式。用基因編輯技術CRISPR/Cas9敲除實驗表明，無論表達模式分化與否，融合基因都能介導表型效應，從而影響物種的適應性。

利用外源DNA導入培育水稻品種研究新進展，及踐行延續至今，事實證明了其取得的成就。2001年何登驥、詹慶才、龔浩如等就在《湖南農業科學》發表了《開創21世紀外源DNA導入培育水稻新品種的新局面》論文。

之後，湖南省水稻研究所原所長兼書記何登和詹慶才，龔浩如再2001年關於《水稻外源DNA導入系的創建及其分子標記分析研究》中就表明，外源DNA導入水稻創造水稻新資源，培育水稻新品種課題的進展和現狀。「

一直以來，水稻育種都採用近親雜交，但近親雜交不利於品種改良。早在1992年，何登驥就提出了一個水稻育種技術的新想法——實行水稻遠緣雜交，將玉米、南瓜、絲瓜等植物的基因引入水稻中。這是一個極具挑戰、難度相當大的研究項目。一旦成功，不僅可以大大提高水稻的產量，還將改善水稻的口感，經濟效益和社會效益都難以估量。

何登驥決心迎難而上，他運用周光宇教授自主創新的新技術花粉管通道法，即將帶有目的性狀基因的供體DNA導入受體水稻，進而篩選獲得目的性狀的水稻新資源、新品種，培養出多高產、優質、抗逆性強和營養保健等多功能、多用途的水稻新品種。

何登驥成功地把其他農作物、植物DNA導入水稻，培育出一個個新型品種（系）。培養出來的新品種不僅在提高米質上取得驕人成績，而且在人們食用後發揮出保健作用。這些稻米，有的可以增鈣，有的可以補硒，有的可以降糖，有的可以養顏，有的可抗癌，增強免疫力。

近日，「國稻種芯」農業科技生物育種中心領銜專家何登驥表明，這些都說明了"八五"準備,"九五"起步,"十五"及以後大發展的三個階段，提出了今後的主攻目標和必要的措施 ，即 :重點培育優質食用稻，三高飼料稻和功能性農業專用特種稻。為此 ,導入農業大健康理念和踐行功能性農業必須轉變觀念 ,建立協作攻關隊伍和加大投入。

章成君最後表明，此項工作有望在大數據時代為融合基因的研究奠定方法和理論基礎，並對未來優質水稻育種產生重要影響。

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