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关键基因成簇排列 水稻进化出对抗杂草“保护壳”
2020-05-21
科技日报

  科技日报讯 (洪恒飞 柯溢能 记者江耘)近日,记者从浙江大学获悉,该校农业与生物技术学院樊龙江教授团队联合日本科学家团队经过5年攻关,首次揭示了相关基因在基因组上成簇排列是水稻合成对抗稗草的“生化武器”稻壳素的关键,同时证实这样的基因成簇进化事件,通过趋同进化在植物界已独立发生了多次。相关成果发表在《美国科学院院报》上。

  为应对以稗草为主的稻田杂草,种植户会选择喷打除草剂,但这一做法会造成农药残留、污染土壤和生产成本增加。除了借用外力,水稻自身也进化出了稻壳素这一防御性的次生代谢产物,可通过根系分泌,抑制周边稗草等植物的生长。探究稻壳素的生成机制,对于未来水稻育种尤为重要。

  中日科学家基于已测序的100多个植物基因组序列大规模分析,发现目前在植物界中只有水稻、大灰藓以及稗草进化出了稻壳素基因簇。虽然一些植物也进化出稻壳素合成相关关键基因,但它们没有在基因组上紧密排列成簇,因此无法合成稻壳素。樊龙江说,基因簇在进化上有选择优势,防御抵御外来的影响,基因成簇似乎是合成稻壳素的必要条件。

  科研人员还发现,稻壳素的合成是物竞天择的独立进化事件。“也就是说,未来还可能发现具有稻壳素的其他植物。”樊龙江说。

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