中國科學(xué)院植物所證實水稻是多次起源的產(chǎn)物

　　亞洲稻又稱水稻（Oryza sativa L.）。亞洲稻包括粳稻（Japonica）和秈稻（Indica）兩個亞種，不僅是最重要的糧食作物之一，也是理論研究中日益受到重視的模式生物。盡管迄今針對水稻開展了大量研究，但關(guān)于水稻起源/馴化的歷史已爭論了半個多世紀(jì)，存在各種推論和觀點。目前存在兩種主流假說——一次起源（single-origin）假說和多次起源（multiple-origin）假說。前者推測水稻單次起源于中國的普通野生種（O. rufipogon），而后者認(rèn)為水稻不同亞種分別起源于不同的地理區(qū)域，即粳稻起源于中國的普通野生稻，而秈稻則起源于南亞和東南亞的尼瓦拉野生稻（O. nivara）。

 

　　中國科學(xué)院植物研究所葛頌研究組基于1578份水稻和野生稻樣本的重測序數(shù)據(jù)，采用新的分析策略探討了水稻的起源/馴化歷史，即在全基因組水平上通過分析馴化基因的起源來推斷水稻的野生祖先和起源地點。該研究厘清了水稻和野生稻的群體遺傳結(jié)構(gòu)和群體動態(tài)歷史，明確了水稻包括6個品種群（indica、aus、rayada、 aromatic、temperate japonica和tropical japonica）以及兩種野生稻存在4個遺傳組分（Ruf1、Ruf2、Niv1和Niv2）。在此基礎(chǔ)上，研究通過全基因組掃描，鑒定到993個在indica和japonica中同時受到選擇的基因（馴化基因），進(jìn)而發(fā)現(xiàn)其中80%來自中國的普通野生稻，而其余20%起源于南亞和東南亞地區(qū)的尼瓦拉野生稻。這些馴化基因在水稻馴化過程中發(fā)生了持續(xù)的亞種間基因漸滲，因而共享在整個水稻的基因庫中。進(jìn)一步，研究對36個知名馴化基因進(jìn)行單倍型網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，中國南部和印度北部為水稻的二個主要馴化中心，東南亞以及印度南部可能是水稻的次級馴化地區(qū)。上述研究證明了水稻為多次起源/馴化的產(chǎn)物。

 

　　該研究重測序了422份廣布于野生稻分布區(qū)的代表性樣本，為水稻遺傳改良和進(jìn)一步的理論研究提供重要的數(shù)據(jù)資源；鑒定出一批水稻和野生稻種質(zhì)資源庫中鑒定錯誤和遺傳混雜的樣品。該研究還發(fā)現(xiàn)，某些選擇性清除區(qū)段內(nèi)包含不同起源的馴化基因，說明了基于合并選擇性清除區(qū)段重建系統(tǒng)發(fā)生的方法在探討作物馴化歷史時可能出現(xiàn)誤判。

 

　　上述研究成果以長文的形式，發(fā)表在《自然-植物》（Nature Plants）上。美國加利福尼亞大學(xué)歐文分校和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所的科研人員參與研究。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項子課題、國家重點研發(fā)計劃和中國博士后科學(xué)基金的支持。