2023年9月20日，中国农科院深圳农业基因组研究所联合福建省农科院、厦门大学和崖州湾国家实验室等单位在《植物学报（Journal of Integrative Plant Biology）》(IF=11.4)上在线发表了题为“Identification of natural allelic variation in TTL1 controlling thermotolerance and grain size by a rice super pan-genome”的研究论文。
全球气温持续升高，给粮食安全带来了巨大挑战。作为世界上最主要的粮食作物之一，水稻从幼苗期到生殖发育期都很容易受到高温的影响，进而影响产量。鉴于气候变化和恶劣高温天气剧变对水稻生产的巨大影响，挖掘调控水稻耐热同时兼顾产量的优异基因资源具有重要意义。
随着2005年水稻日本晴参考基因组草图发布和多年的基因组序列不断完善及近期水稻日本晴完整参考基因组的完成（Shang et al., Molecular Plant, 2023），诸多水稻优异基因得以挖掘。超级泛基因组通过整合稻属群体水平的高质量基因组序列可以提供更全面的遗传变异信息，结合群体表达数据和表型组数据，从而有助于更快和更准确地发掘与目标性状相关的优异等位基因和一因多效优异位点（Shang et al., Cell Research, 2022）。
图. TTL1基因同时参与水稻耐热和粒型的调控
该研究通过团队前期利用全球水稻微核心种质资源构建的水稻超级泛基因组和相关转录组大数据解析了一个同时控制热响应和粒长的QTL，并成功克隆到一个具有一因多效性的基因TTL1。TTL1的功能缺失增强了水稻对热胁迫的耐受性，并通过协调细胞的扩张和增殖增大粒型。TTL1蛋白定位于细胞核和细胞膜，具有转录激活活性。单倍型分析表明，TTL1的hapL和hapS两种单倍型与核心栽培品种的耐热性和籽粒大小的变化明显相关。TTL1 在籼稻和粳稻亚种的驯化过程中被选择，对其它主要的耐热性调控因子和粒型基因具有叠加效应，携带TTL1 优异单倍型和目前克隆到的耐热基因优异单倍型组合更加耐热。这些研究结果表明，TTL1 可为耐热兼顾产量，为水稻分子设计育种提供重要的优异基因资源。
中国农科院深圳农业基因组所商连光研究员，福建省农业科学院王锋研究员、基因组所张翠军研究员为论文的通讯作者。福建省农科院生物所林雅容助理研究员，基因组所博士后朱义旺、厦门大学工程师崔玉超、基因组所客座博士生钱宏革、助理研究员袁巧玲为论文共同第一作者。该研究得到中国农业科学院青年创新专项和福建省自然科学基金的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1111/jipb.13568
参考文献：
1.Lianguang Shang, Xiaoxia Li, Huiying He, Qiaoling Yuan, Yanni Song, Zhaoran Wei, Hai Lin, Min Hu, Fengli Zhao, Chao Zhang, Yuhua Li, Hongsheng Gao, Tianyi Wang, Xiangpei Liu, Hong Zhang, Ya Zhang, Shuaimin Cao, Xiaoman Yu, Bintao Zhang, Yong Zhang, Yiqing Tan, Mao Qin, Cheng Ai, Yingxue Yang, Bin Zhang, Zhiqiang Hu, Hongru Wang, Yang Lv, Yuexing Wang, Jie Ma, Quan Wang, Hongwei Lu, Zhe Wu, Shanlin Liu, Zongyi Sun, Hongliang Zhang, Longbiao Guo, Zichao Li, Yongfeng Zhou, Jiayang Li, Zuofeng Zhu, Guosheng Xiong, Jue Ruan, Qian Qian. A super pan-genomic landscape of rice. Cell Research, 2022, 32(10):878-896.
2.Lianguang Shang, Wenchuang He, Tianyi Wang, Yingxue Yang, Qiang Xu, Xianjia Zhao, Longbo Yang, Hong Zhang, Xiaoxia Li, Yang Lv, Wu Chen, Shuo Cao, Xianmeng Wang, Bin Zhang, Xiangpei Liu, Xiaoman Yu, Huiying He, Hua Wei, Yue Leng, Chuanlin Shi, Mingliang Guo, Zhipeng Zhang, Bintao Zhang, Qiaoling Yuan, Hongge Qian, Xinglan Cao, Yan Cui, Qianqian Zhang, Xiaofan Dai, Congcong Liu, Longbiao Guo, Yongfeng Zhou, Xiaoming Zheng, Jue Ruan, Zhukuan Cheng, Weihua Pan, Qian Qian. A complete assembly of the rice Nipponbare reference genome. Molecular Plant, 2023, 16:1232-1236.
3.Yarong Lin, Yiwang Zhu, Yuchao Cui, Hongge Qian, Qiaoling Yuan, Rui Chen, Yan Lin, Jianmin Chen, Xishi Zhou, Chuanlin Shi, Huiying He, Taijiao Hu, Chenbo Gu, XiaomanYu, Xiying Zhu, Yuexing Wang, Qian Qian, Cuijun Zhang, Feng Wang, Lianguang Shang. Identification of natural allelic variation in TTL1 controlling thermotolerance and grain size by a rice super pan-genome, Journal of Integrative Plant Biology, 2023, DOI: 10.1111/jipb.13568
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