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近日，華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王宇濤課題組及合作者在《Current Biology》期刊發(fā)表題為“Domestication may have unintentionally increased arsenic accumulation in japonica rice”的研究成果。華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院畢業(yè)生李穎偉、在讀碩士生李嘉寧、林偉恩、畢業(yè)生吳靖雯為論文的共同第一作者，王宇濤副研究員為通訊作者。
該研究通過比較現(xiàn)代水稻及其野生祖先——普通野生稻對(duì)砷的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)特性，發(fā)現(xiàn)粳稻（水稻亞種）的砷積累水平顯著高于其野生祖先。進(jìn)一步基于全基因組重測序的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)分析表明：在從野生稻到現(xiàn)代粳稻品種的馴化過程中，砷積累的遺傳性狀強(qiáng)烈受到人工選擇，證實(shí)人類馴化提高了粳稻的砷污染風(fēng)險(xiǎn)。
該研究進(jìn)一步結(jié)合生理、轉(zhuǎn)錄和基因組手段進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)馴化對(duì)水稻砷積累性狀的改變是由人類對(duì)水稻高效磷營養(yǎng)性狀的選擇所致。水稻根系中同時(shí)負(fù)責(zé)磷和砷吸收的磷-砷共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白PT1基因明顯受到人工選擇，且PT1基因的表達(dá)水平在粳稻中顯著高于其野生祖先；與此同時(shí)，粳稻根系對(duì)砷元素的親和力和最大吸收速率顯著高于野生稻。這些發(fā)現(xiàn)揭示了人類對(duì)水稻磷營養(yǎng)性狀的選擇卻意外增加了砷污染風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制，為防控水稻砷污染風(fēng)險(xiǎn)提供了新的思路。
模型圖：人類對(duì)水稻磷營養(yǎng)性狀的選育無意中增加了水稻的砷污染風(fēng)險(xiǎn)
特別地，王宇濤課題組于2024年6月在《New Phytologist》期刊發(fā)表的論文已經(jīng)證實(shí)：人類對(duì)水稻的馴化過程惡化了水稻與叢枝菌根真菌的共生關(guān)系。兩項(xiàng)研究共同揭示了“馴化懲罰”導(dǎo)致水稻等作物優(yōu)良性狀和優(yōu)異基因資源在人工選擇中的喪失，為將野生稻的優(yōu)良性狀重新導(dǎo)入現(xiàn)代品種提供了重要的理論依據(jù)。
