华中农大张启发院士PNAS发表重要水稻研究成果

　　

生物通报道  来自华中农业大学、美国亚利桑那大学的研究人员证实，两种优质籼稻品种珍汕97（Zhenshan 97）和明恢63（Minghui 63）的参考基因组之间有着广泛的序列差异。这项研究发布在8月17日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

我国著名的植物遗传和分子生物学家，华中农业大学作物遗传改良重点实验室主任张启发院士，以及亚利桑那大学的Rod A. Wing教授是这篇论文的共同通讯作者。张启发院士课题组长期致力于水稻基因组研究，旨在通过植物基因组分析、重要基因的分离克隆、杂种优势的遗传和分子基础、作物品种资源的分子评估及应用分子生物学技术进行水稻改良。

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今年6月，张启发院士与加州大学河滨分校的Shizhong Xu教授合作，基于代谢组学预测了杂交稻的产量。他们证实相比于基因组预测，当使用代谢组学数据时杂交种产量的可预测性几乎提高了两倍。在源自210个重组自交系的21945个潜在杂交种中，根据代谢物预测选择出的前10个杂交种将使得产量增长~30%。研究结果发布在6月17日的The plant journal杂志上（华中农大张启发院士The plant journal发表水稻研究新成果）。

水稻是全世界最重要的粮食作物之一,占全球谷类作物种植面积的1/3,世界上约有50%的人口以稻米为主食。世界上的栽培稻主要是亚洲栽培稻，而亚洲栽培稻又被分为粳稻与籼稻两个亚种。籼稻占据了全球水稻总产量的70%以上，在遗传上更加多样化。然而迄今为止尚未有研究发布高质量的籼稻参考基因组。

珍汕97(ZS97)和明恢63 (MH63)是籼稻亚种的两个主要的品种，是优质中国杂交水稻的亲本。在这篇新文章中研究人员报告称，对ZS97和MH63进行了基于定位的测序。基因组序列被组装成237个(ZS97)和181 个(MH63)重叠群（contig），精度>99.99%，分别覆盖了它们90.6% 和93.2%预计基因组大小。

比较分析这两个籼稻基因组揭示出惊人的结构差异，尤其是倒位、易位、有无变异（presence/absence variations，PAVs）和片段复制。大约42%的非转座因子相关基因在两个基因组之间完全相同。分析三种组织的转录组显示，1,059–2,217多个基因表达于杂交稻而非亲本中，由于亲本基因组之间的差异，杂交稻中的一些表达基因更加多样化。

这两个公众可获取的高质量籼稻参考基因组，对于植物生物学和作物遗传改良将产生广泛的影响。

近期，中国的研究人员在水稻研究中取得了许多引人注目的研究发现。今年3月，来自中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所、中国农业科学院等处的研究人员证实，在栽培稻中OsSPL13控制了谷粒大小。这一重要的研究发现发布在Nature Genetics杂志上（韩斌院士Nature Genetics发表水稻研究新成果 ）。

6月，来自南京农业大学、英国John Innes中心、华中农业大学等处的研究人员证实，在水稻中过表达一种pH敏感硝酸盐转运蛋白可提高作物产量。这一重要的研究成果发布在PNAS上（南京农业大学PNAS发表水稻研究新成果）。

7月，来自福建农林大学、北京大学和河北省农林科学院的研究人员证实，在水稻中病毒诱导的MicroRNA319通过抑制茉莉酸介导的防御促进了病毒感染。这一研究发现发布在Molecular Plant杂志上（福建农林大学Cell子刊发表miRNA新发现 ）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Extensive sequence divergence between the reference genomes of two elite indica rice varieties Zhenshan 97 and Minghui 63

Asian cultivated rice consists of two subspecies: Oryza sativa subsp. indica and O. sativa subsp. japonica. Despite the fact that indica rice accounts for over 70% of total rice production worldwide and is genetically much more diverse, a high-quality reference genome for indica rice has yet to be published. We conducted map-based sequencing of two indica rice lines, Zhenshan 97 (ZS97) and Minghui 63 (MH63), which represent the two major varietal groups of the indica subspecies and are the parents of an elite Chinese hybrid. The genome sequences were assembled into 237 (ZS97) and 181 (MH63) contigs, with an accuracy >99.99%, and covered 90.6% and 93.2% of their estimated genome sizes. Comparative analyses of these two indica genomes uncovered surprising structural differences, especially with respect to inversions, translocations, presence/absence variations, and segmental duplications. Approximately 42% of nontransposable element related genes were identical between the two genomes. Transcriptome analysis of three tissues showed that 1,059–2,217 more genes were expressed in the hybrid than in the parents and that the expressed genes in the hybrid were much more diverse due to their divergence between the parental genomes. The public availability of two high-quality reference genomes for the indica subspecies of rice will have large-ranging implications for plant biology and crop genetic improvement.

作者简介：

张启发教授

1953年12月出生，湖北公安人。博士，教授、博士生导师。现任华中农业大学生命科学技术学院教授。中国科学院院士，美国科学院外籍院士、第三世界科学院院士。美国洛克菲勒基金会水稻生物技术国际合作计划科学顾问委员会委员。

1973-1976 华中农学院 农学 学士；1982-1985 美国加利福尼亚大学戴维斯分校 遗传学 博士；1985-1986 美国加利福尼亚大学戴维斯分校 博士后。1993获瑞典国王Baudouin奖，1994年获国家有突出贡献的中青年专家称号，1998年获中国青年科学家奖，1999年被聘为教育部“****奖励计划”首批特聘教授，2003年获何梁何利科学与技术进步奖，2005年获加利福尼亚大学戴维斯分校杰出校友奖，2008年获湖北省突出贡献奖，2012年获国际作物科学学会杰出科学家奖。