研究者首次發現“馴化”的水稻“外來DNA”

　　轉座子是一種可以改變自身基因組位置的DNA序列，其通過轉座事件改變細胞遺傳特性和基因組大小。轉座子通常被認為是外來DNA，“寄生”于宿主基因組中，但它們也可以在基因組中被“馴化”，并進化出有益于宿主的新功能。迄今為止，大多數馴化轉座子都在哺乳動物中發現，只有少數轉座子馴化在植物中被報道。在農作物中，有關轉座子衍生基因調控作物產量的研究十分少見。

　　記者3月15日從中國科學院亞熱帶農業生態研究所毛東海研究員處獲悉，其所在團隊與南京農業大學、三峽大學等多家單位的研究者聯合開展的一項研究，報道了由Harbinger轉座子馴化衍生的水稻基因PANDA表觀調控分蘗數與種子大小的分子機制。該研究首次報道了水稻轉座子馴化衍生的基因對產量因子的表觀遺傳協同調控機制，為水稻高產育種提供了理論支撐與基因資源。

　　在該研究中，科研團隊通過正向遺傳學方法克隆了1個水稻基因PANDA（Panicle number and grain size），該基因正調控分蘗數，并負調控種子大小。通過序列分析，確定該基因是Harbinger轉座子衍生該基因，其DNA序列及其編碼蛋白序列上與轉座子的轉座酶編碼基因或其編碼蛋白都有一定程度同源性，但該基因在進化過程中獲得了新功能。由于該基因由古老轉座子進化為新功能基因，類比于動物界的活化石大熊貓，因此該水稻基因命名PANDA，寓意為“熊貓基因”。

　　PANDA編碼的蛋白能與多梳抑制復合物2（PRC2）互作，調節H3K27me3在OsMADS55與OsEMF1等靶基因所在染色質區的沉積，從而抑制基因表達。OsMADS55與OsEMF1都是分蘗數的負調控因子，也是粒型的正調節因子，從而解釋了PANDA平衡調控分蘗數與種子大小的遺傳現象。

　　該研究成果近日在線發表在國際學術期刊《植物生物技術雜志》上。該研究得到了國家自然科學基金委員會、中國科學院青年創新促進會等項目資助。