近期，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)隊研究發(fā)現(xiàn)，雜草稻與栽培稻之間存在基因滲入，支持了雜草稻起源于栽培稻的去馴化觀點，發(fā)掘了雜草稻中的抗旱相關(guān)基因PAPH1并驗證了其功能，為抗旱基因功能的深入研究與雜草稻的有效利用提供了理論支撐。
據(jù)研究所韓龍植研究員介紹，雜草稻是稻田里不種自生、伴隨栽培稻生長的一種“雜草型稻”，一般表現(xiàn)為落粒、種皮紅色、穎殼褐色等特點。同時，雜草稻具有早期生長旺盛、抗病蟲、抗逆等優(yōu)異特性，在新基因發(fā)掘和育種研究中具有重要利用價值。
該研究表明，雜草稻與水稻地方品種或選育品種存在基因交流，雜草稻的演化與地方品種和選育品種密切相關(guān)。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，在雜草稻基因組中有158個基因組區(qū)段受到了選擇，包含37個已注釋的抗逆相關(guān)基因。基于全基因組關(guān)聯(lián)分析，挖掘出與干旱脅迫下葉片干枯程度顯著相關(guān)的抗旱基因PAPH1，對攜帶PAPH1基因不同單倍型的水稻自然群體進(jìn)行抗旱性鑒定表明，擁有單倍型Hap1和Hap2的種質(zhì)中，抗旱種質(zhì)分別占85.45%和77.16%。進(jìn)一步研究表明，PAPH1基因敲除突變體的抗旱性明顯弱于野生型，而PAPH1基因過表達(dá)株系的抗旱性明顯強于野生型。與野生型相比，基因敲除突變體葉肉細(xì)胞膜內(nèi)外鈣離子和鉀離子流速降低，而基因過表達(dá)株系葉肉細(xì)胞膜內(nèi)外鈣離子和鉀離子流速增加，說明PAPH1基因在雜草稻應(yīng)對干旱脅迫過程中發(fā)揮著重要作用。
