关键基因成簇排列水稻进化出对抗杂草“保护壳”

科技日报讯  近日，记者从浙江大学获悉，该校农业与生物技术学院樊龙江教授团队联合日本科学家团队经过5年攻关，首次揭示了相关基因在基因组上成簇排列是水稻合成对抗稗草的“生化武器”稻壳素的关键，同时证实这样的基因成簇进化事件，通过趋同进化在植物界已独立发生了多次。相关成果发表在《美国科学院院报》上。
为应对以稗草为主的稻田杂草，种植户会选择喷打除草剂，但这一做法会造成农药残留、污染土壤和生产成本增加。除了借用外力，水稻自身也进化出了稻壳素这一防御性的次生代谢产物，可通过根系分泌，抑制周边稗草等植物的生长。探究稻壳素的生成机制，对于未来水稻育种尤为重要。
中日科学家基于已测序的100多个植物基因组序列大规模分析，发现目前在植物界中只有水稻、大灰藓以及稗草进化出了稻壳素基因簇。虽然一些植物也进化出稻壳素合成相关关键基因，但它们没有在基因组上紧密排列成簇，因此无法合成稻壳素。樊龙江说，基因簇在进化上有选择优势，防御抵御外来的影响，基因成簇似乎是合成稻壳素的必要条件。
科研人员还发现，稻壳素的合成是物竞天择的独立进化事件。“也就是说，未来还可能发现具有稻壳素的其他植物。”樊龙江说。