植物学报 ›› 2022, Vol. 57 ›› Issue (2): 153-156.DOI: 10.11983/CBB22054 cstr: 32102.14.CBB22054
收稿日期:2022-03-19
接受日期:2022-03-21
出版日期:2022-03-01
发布日期:2022-03-24
通讯作者:
李家洋
作者简介:*E-mail: jyli@genetics.ac.cn基金资助:Received:2022-03-19
Accepted:2022-03-21
Online:2022-03-01
Published:2022-03-24
Contact:
Jiayang Li
摘要: 野生植物的驯化为人类定居与文明起源奠定了重要基础。在世界范围内不同地区生活的古人类分别对当地不同的野生植物进行了驯化, 而经过驯化的作物常常表现出相似的驯化综合性状。在基因组层面上对趋同选择规律的解析, 可为作物育种提供重要信息与遗传资源。近日, 中国农业大学杨小红/李建生和华中农业大学严建兵领衔的团队从单基因和全基因组2个层次系统解析了玉米(Zea mays)和水稻(Oryza sativa)趋同选择的遗传基础, 发现玉米KRN2与水稻OsKRN2受到了趋同选择, 并通过相似的途径调控玉米与水稻的粒数与产量。他们还发现玉米与水稻在全基因组范围内存在大量趋同选择同源基因对(gene pair), 这些基因在淀粉代谢、糖及辅酶合成等途径特异富集。该研究不仅克隆了在玉米与水稻中均具有重要育种价值的趋同选择同源基因对KRN2/OsKRN2, 而且在全基因组水平上揭示了玉米与水稻趋同选择的规律, 为进一步解析驯化综合性状形成的分子机理及其在育种中的应用奠定了重要理论基础。
余泓, 李家洋. 是金子无论在何处都发光: 玉米和水稻驯化中的趋同选择. 植物学报, 2022, 57(2): 153-156.
Hong Yu, Jiayang Li. The Gold Will Glitter Wherever it is: Convergent Selection in Maize and Rice. Chinese Bulletin of Botany, 2022, 57(2): 153-156.
图1 玉米与水稻中趋同选择同源基因对KRN2/OsKRN2 (图片由杨小红教授提供) (A) 玉米野生型与CRISPR/Cas9突变体CR-krn2的穗行数表型; (B) 水稻野生型与CRISPR/Cas9突变体CR-oskrn2的单穗粒数表型。Bars=1 cm
Figure 1 KRN2/OsKRN2 convergently selected orthologous gene pairs in maize and rice (photos are provided by Prof. Xiaohong Yang) (A) Kernel row number of wild type and CRISPR/Cas9 mutant CR-krn2 in maize; (B) Single panicle grains of wild type and CRISPR/Cas9 mutant CR-oskrn2 in rice. Bars=1 cm
| [1] |
Chen QY, Li WY, Tan LB, Tian F (2021). Harnessing knowledge from maize and rice domestication for new crop breeding. Mol Plant 14, 9-26.
DOI URL |
| [2] | Chen WK, Chen L, Zhang X, Yang N, Guo JH, Wang M, Ji SH, Zhao XY, Yin PF, Cai LC, Xu J, Zhang LL, Han YJ, Xiao YN, Xu G, Wang YB, Wang SH, Wu S, Yang F, Jackson D, Cheng JK, Chen SH, Sun CQ, Qin F, Tian F, Fernie AR, Li JS, Yan JB, Yang XH (2022). Convergent selection of a WD40 protein that enhances grain yield in maize and rice. Science 375, 6587. |
| [3] |
Doebley JF, Gaut BS, Smith BD (2006). The molecular genetics of crop domestication. Cell 127, 1309-1321.
PMID |
| [4] |
Gaut BS (2002). Evolutionary dynamics of grass genomes. New Phytol 154, 15-28.
DOI URL |
| [5] |
Lin ZW, Li XR, Shannon LM, Yeh CT, Wang ML, Bai GH, Peng Z, Li JR, Trick HN, Clemente TE, Doebley J, Schnable PS, Tuinstra MR, Tesso TT, White F, Yu JM (2012). Parallel domestication of the Shattering 1 genes in cereals. Nat Genet 44, 720-724.
DOI URL |
| [6] |
Meyer RS, Purugganan MD (2013). Evolution of crop species: genetics of domestication and diversification. Nat Rev Genet 14, 840-852.
DOI URL |
| [7] | Olsen KM, Wendel JF (2013). A bountiful harvest: genomic insights into crop domestication phenotypes. Annu Rev P- lant Biol 64, 47-70. |
| [8] |
Paterson AH, Lin YR, Li ZK, Schertz KF, Doebley JF, Pinson SRM, Liu SC, Stansel JW, Irvine JE (1995). Convergent domestication of cereal crops by independent mutations at corresponding genetic loci. Science 269, 1714-1718.
DOI PMID |
| [9] |
Sosso D, Luo DP, Li QB, Sasse J, Yang JL, Gendrot G, Suzuki M, Koch KE, McCarty DR, Chourey PS, Rogowsky PM, Ross-Ibarra J, Yang B, Frommer WB (2015). Seed filling in domesticated maize and rice depends on SWEET-mediated hexose transport. Nat Genet 47, 1489-1493.
DOI URL |
| [10] |
Wang M, Li WZ, Fang C, Xu F, Liu YC, Wang Z, Yang R, Zhang M, Liu SL, Lu SJ, Lin T, Tang JY, Wang YQ, Wang HR, Lin H, Zhu BG, Chen MS, Kong FJ, Liu BH, Zeng DL, Jackson SA, Chu CC, Tian ZX (2018). Parallel selection on a dormancy gene during domestication of crops from multiple families. Nat Genet 50, 1435-1441.
DOI PMID |
| [11] |
Yu H, Li JY (2022). Breeding future crops to feed the world through de novo domestication. Nat Commun 13, 1171.
DOI URL |
| [1] | 阳锦华, 王冰. 独脚金内酯受体精准改造助力水稻抗病毒“防卫战”[J]. 植物学报, 2026, 61(3): 357-368. |
| [2] | 李月琪, 麻仲花, 刘威帆, 苏明, 万猛虎, 李清云, 张丹, 刘吉利, 吴娜. 垂直深旋耕配施有机肥对盐碱地玉米叶片衰老特性及产量的影响[J]. 植物生态学报, 2026, 50(1): 222-236. |
| [3] | 林淼. 玉米雄穗分枝数的激素“密码”[J]. 植物学报, 2026, 61(1): 157-169. |
| [4] | 王志波, 刘文胜, 吴瑞俊, 王国梁. 2018-2023年黄土高原丘陵沟壑区川台地农田长期监测样地作物收获期性状和产量数据集[J]. 植物生态学报, 2025, 49(8): 1301-1311. |
| [5] | 王立龙, 冯静, 苏娜, 刘新平, 潘成臣, 李玉强. 2005-2015年科尔沁沙地典型农田生态系统长期监测样地玉米收获期性状和产量数据集[J]. 植物生态学报, 2025, 49(8): 1293-1300. |
| [6] | 朱喜, 何志斌, 杜明武, 赵丽雯, 吴丹丹. 2004-2010年河西走廊中段绿洲农田生态系统长期监测样地作物性状和产量数据集[J]. 植物生态学报, 2025, 49(8): 1312-1320. |
| [7] | 樊月玲, 蒋正德, 叶佳舒, 郑立臣, 陈欣. 2005-2015年下辽河平原农田长期观测样地主要农作物收获期性状和产量数据集[J]. 植物生态学报, 2025, 49(8): 1271-1282. |
| [8] | 江亚楠, 徐雨青, 魏毅铤, 陈钧, 张容菀, 赵蓓蓓, 林宇翔, 饶玉春. 水稻抗病调控机制研究进展[J]. 植物学报, 2025, 60(5): 734-748. |
| [9] | 陈钧, 徐江民, 周逸楠, 江亚楠, 胡程翔, 金芊芸, 赵蓓蓓, 朱哲楠, 徐雨青, 张璐怡, 刘笑妍, 刘隽, 李三峰, 王跃星, 饶玉春. 水稻白叶枯病抗性QTL的挖掘与候选基因分析[J]. 植物学报, 2025, 60(5): 831-845. |
| [10] | 叶灿, 姚林波, 金莹, 高蓉, 谭琪, 李旭映, 张艳军, 陈析丰, 马伯军, 章薇, 张可伟. 水稻水杨酸代谢突变体高通量筛选方法的建立与应用[J]. 植物学报, 2025, 60(4): 586-596. |
| [11] | 赵凌, 管菊, 梁文化, 张勇, 路凯, 赵春芳, 李余生, 张亚东. 基于高密度Bin图谱的水稻苗期耐热性QTL定位[J]. 植物学报, 2025, 60(3): 342-353. |
| [12] | 李新宇, 谷月, 徐非非, 包劲松. 水稻胚乳淀粉合成相关蛋白的翻译后修饰研究进展[J]. 植物学报, 2025, 60(2): 256-270. |
| [13] | 李建国, 张怡, 张文君. 水稻根系铁膜形成及对磷吸收的影响[J]. 植物学报, 2025, 60(1): 132-143. |
| [14] | 姚祥坦, 张心怡, 陈阳, 袁晔, 程旺大, 王天瑞, 邱英雄. 基于基因组重测序揭示栽培欧菱遗传多样性及‘南湖菱’的起源驯化历史[J]. 生物多样性, 2024, 32(9): 24212-. |
| [15] | 郑名敏, 黄强, 张鹏, 刘孝伟, 赵卓凡, 易洪杨, 荣廷昭, 曹墨菊. 玉米细胞质雄性不育及育性恢复研究进展[J]. 植物学报, 2024, 59(6): 999-1006. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||
