近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、作物基因組選擇育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和華盛頓圣路易斯大學(xué)的肯·奧爾森（Ken Olsen）團(tuán)隊(duì)合作完成了水稻（亞洲栽培稻）及其祖先種（普通野生稻）非編碼區(qū)長鏈非編碼RNA（lncRNA）的注釋，研究了水稻lncRNA的進(jìn)化歷史，并從全基因組水平揭示了lncRNA調(diào)控水稻重要農(nóng)藝性狀變異的分子機(jī)制。相關(guān)研究結(jié)果于12月18日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展（Science Advances）》上。
盡管高達(dá)90%的真核生物基因組能夠發(fā)生轉(zhuǎn)錄，但僅2%的轉(zhuǎn)錄本能夠編碼蛋白。闡明非編碼區(qū)變異是揭示作物遺傳變異的基礎(chǔ)，對農(nóng)藝性狀多樣性形成的作用機(jī)理具有重要意義。普通野生稻是亞洲栽培稻的近緣野生祖先種，研究二者之間lncRNA的差異有助于深入了解水稻進(jìn)化中重要農(nóng)藝性狀多樣性形成的分子機(jī)制。
研究人員通過多重組學(xué)方法對水稻lncRNA進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，與其祖先種普通野生稻相比，亞洲栽培稻中95%的lncRNA表達(dá)量下調(diào)，且下調(diào)的lncRNA在進(jìn)化過程中具有與受定向選擇的基因組區(qū)段具有一致的群體遺傳學(xué)特征。這些差異表達(dá)的lncRNA的靶基因富集于與碳固定能力和碳水化合物代謝相關(guān)的位點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了3個lncRNA表達(dá)量降低直接導(dǎo)致水稻種子淀粉含量和粒重的增加，揭示了水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的多層次調(diào)控機(jī)制。
該研究首次從全基因組水平對水稻及其祖先種的lncRNA結(jié)構(gòu)、表達(dá)模式、分子機(jī)制和進(jìn)化歷史進(jìn)行深入研究，揭示了lncRNA調(diào)控水稻重要農(nóng)藝性狀變異的分子機(jī)制，為水稻農(nóng)藝性狀變異研究提供了新思路，可為水稻全基因組設(shè)計(jì)育種提供路線圖，對于水稻遺傳改良具有重要的指導(dǎo)意義。
作科所鄭曉明副研究員為文章第一作者，楊慶文研究員和劉君研究員為論文通訊作者。研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
