我國科研人員證實水稻是多次起源的產物

據“中國科學院植物研究所”公眾號21日消息，亞洲稻又稱水稻（Oryza sativa L.），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。儘管迄今針對水稻開展了大量研究，但關於水稻起源/馴化的歷史已爭論了半個多世紀，存在各種推論和觀點。

目前存在兩種主流假説：一次起源（single-origin）和多次起源（multiple-origin）假説，前者推測水稻單次起源於中國的普通野生種（O. rufipogon），而後者認為水稻不同亞種分別起源於不同的地理區域，粳稻起源於中國的普通野生稻，而秈稻則起源於南亞和東南亞的尼瓦拉野生稻（O. nivara）。

中國科學院植物研究所葛頌研究組基於1578份水稻和野生稻樣本的重測序數據，採用一種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。

該研究首先釐清了水稻和野生稻的羣體遺傳結構和羣體動態歷史，明確水稻包括6個品種羣（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）。

在此基礎上，研究人員通過全基因組掃描，鑑定到993個在indica和japonica中同時受到選擇的基因（馴化基因），進而發現其中80%與來自中國的普通野生稻，而其餘20%起源於南亞和東南亞地區的尼瓦拉野生稻，這些馴化基因在水稻馴化過程中發生了持續的亞種間基因漸滲，因而共享在整個水稻的基因庫中。

進一步對36個知名馴化基因進行單倍型網絡分析，顯示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也可能是水稻的次級馴化地區。上述結果充分證明水稻為多次起源/馴化的產物。

水稻起源推測圖。野生祖先種(O. rufipogonand O. nivara) 地理分佈用不同顏色標識。綠色菱形代表起源於中國的馴化基因，棕色三角代表起源於南亞和東南亞的馴化基因。

該研究重測序了422份廣佈於野生稻分佈區的代表性樣本，為水稻遺傳改良和進一步的理論研究提供重要的數據資源；鑑定出一批水稻和野生稻種質資源庫中鑑定錯誤和遺傳混雜的樣品。該研究還發現，某些選擇性清除區段內包含了不同起源的馴化基因，説明基於合併選擇性清除區段重建系統發生的方法在探討作物馴化歷史時可能出現誤判。

上述研究成果以長文的形式在最新一期的國際學術期刊Nature Plants發表。植物所博士後景春豔、副研究員張富民以及博士研究生王秀花和王美霞為該論文的共同第一作者，葛頌研究員為論文的通訊作者。合作者還包括加州大學歐文分校Brandon S. Gaut教授、中國農業科學院作物研究所鄭曉明博士和劉榮博士。該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項子課題、國家重點研發計劃以及中國博士後基金的資助。