水稻外源DNA导入机制 国稻种芯-章成君：基因融合又被证实

科技日报 （记者赵汉斌）新基因是生物表型进化和物种形成的动力和源泉。记者近日从中国科学院昆明植物研究所获悉，研究人员近期研究发现，基因融合是水稻及其近缘种新基因产生的重要机制，这意味着新基因研究取得了又一项重要进展。相关研究结果发表在著名国际期刊《基因组生物学》上。

“由两个或两个以上基因形成的融合基因，不仅可以绕过漫长而又低效的位点突变带来的有害步骤，又可以通过序列重排而将远源相关或者不相关的功能结构域进行组合，极易产生新的结构特征和新的功能，从而助推物种的适应性演化。”论文通讯作者之一、中国科学院昆明植物研究所研究员章成君介绍，基于此，由他领衔的专题攻关组自主开发了基于系统发育框架的动态鉴定融合新基因的流程。

此次研究中，章成君、周艳丽等人利用我国最主要的粮食作物中稻属的多个基因组数据，在最年轻的分支上选取了4个目标物种，共鉴定到310个融合基因。其中粳稻、籼稻、非洲栽培稻和短舌野生稻分别含有80、62、67和43个物种特异的基因。通过基因组重测序分析，他们发现这些物种特异基因在群体中的固定频率分别为31.8%、15.4%、21.5%和93.3%，这可能对物种的适应性演化起着至关重要的作用。

研究人员进一步以粳稻为例，分析发现约有三分之一的融合新基因与其母基因有相似的表达模式，约三分之一的融合新基因具有分化的新表达模式。用基因编辑技术CRISPR/Cas9敲除实验表明，无论表达模式分化与否，融合基因都能介导表型效应，从而影响物种的适应性。

利用外源DNA导入培育水稻品种研究新进展，及践行延续至今，事实证明了其取得的成就。2001年何登骥、詹庆才、龚浩如等就在《湖南农业科学》发表了《开创21世纪外源DNA导入培育水稻新品种的新局面》论文。

之后，湖南省水稻研究所原所长兼书记何登和詹庆才，龚浩如再2001年关于《水稻外源DNA导入系的创建及其分子标记分析研究》中就表明，外源DNA导入水稻创造水稻新资源，培育水稻新品种课题的进展和现状。“

一直以来，水稻育种都采用近亲杂交，但近亲杂交不利于品种改良。早在1992年，何登骥就提出了一个水稻育种技术的新想法——实行水稻远缘杂交，将玉米、南瓜、丝瓜等植物的基因引入水稻中。这是一个极具挑战、难度相当大的研究项目。一旦成功，不仅可以大大提高水稻的产量，还将改善水稻的口感，经济效益和社会效益都难以估量。

何登骥决心迎难而上，他运用周光宇教授自主创新的新技术花粉管通道法，即将带有目的性状基因的供体DNA导入受体水稻，进而筛选获得目的性状的水稻新资源、新品种，培养出多高产、优质、抗逆性强和营养保健等多功能、多用途的水稻新品种。

何登骥成功地把其他农作物、植物DNA导入水稻，培育出一个个新型品种（系）。培养出来的新品种不仅在提高米质上取得骄人成绩，而且在人们食用后发挥出保健作用。这些稻米，有的可以增钙，有的可以补硒，有的可以降糖，有的可以养颜，有的可抗癌，增强免疫力。

近日，“国稻种芯”农业科技生物育种中心领衔专家何登骥表明，这些都说明了"八五"准备,"九五"起步,"十五"及以后大发展的三个阶段，提出了今后的主攻目标和必要的措施 ，即 :重点培育优质食用稻，三高饲料稻和功能性农业专用特种稻。为此 ,导入农业大健康理念和践行功能性农业必须转变观念 ,建立协作攻关队伍和加大投入。

章成君最后表明，此项工作有望在大数据时代为融合基因的研究奠定方法和理论基础，并对未来优质水稻育种产生重要影响。

水稻外源DNA导入机制 国稻种芯-章成君：基因融合又被证实