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责编 | 王一
作物从其野生亲缘种中驯化是一个复杂的人工选择过程，需要针对一系列的有利性状进行选择，这些性状通常由不同的遗传位点控制。这样的过程创造了一种新的植物形态，被称为驯化作物，以满足人类的需求。然而，这也导致了驯化作物遗传多样性的急剧减少，阻碍了作物改良的可持续性。为了更好地理解作物驯化的动态过程，并利用作物野生近缘种中未开发的遗传变异来进一步改良栽培品种，解析驯化相关性状（DRTs）的遗传和分子基础至关重要。
2024年4月29日，美国普渡大学马渐新课题组与中国科学院东北地理与农业生态研究所冯献忠课题组，中国农业大学王伟东课题组，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Randall Nelson课题组及美国加州大学戴维斯分校Blake Meyers课题组合作在Nature Genetics上发表了题为Long noncoding RNAs underlie multiple domestication traits and leafhopper resistance in soybean的研究论文，揭示了大豆lncRNA起源及一因多效新机制。该研究为植物驯化过程中被选择的突变类型提供了全新的范例，并揭示了长链非编码RNA形成和作用的新机制。
该研究精细定位并克隆了大豆12号染色体上的一个数量性状位点热点(qDRT12.3)，该位点控制野生大豆驯化过程中表皮毛形态、株高、叶片大小、生长习性和对叶蝉抗性等多个性状。
图1: QTL热点(qDRT12.3)的精细定位
该研究发现，在大约2000万年前，地球上某棵古老豆科植物的一个MYB基因的第三个外显子上，偶然地发生了一个倒位复制(IR)突变，并因其可能引起的有利性状而被自然选择固定下来。经过漫长的物种分化，该IR在大豆中不但完整地保留下来，还经历了一次串联复制和基因组复制变为四份，其中两个拷贝能够通过IR形成的双链结构产生众多的小RNA，将与它们同家族的正常MYB基因一起沉默，可谓“一人犯错，株连九族”。随后的进化过程中，在某些野生大豆中含有该IR的两个基因又可能因为调控区域表观修饰的改变而自身沉默，被抑制的同源基因也得到“无罪释放”，从而产生了有利于人类选择的多个形状(表皮毛，株高，叶面积，抗虫性等)，进而在大豆驯化过程中被我们的祖先所青睐，最终形成了我们今天的大豆。
图2: lncRG1和lncRG2含有反向重复序列，能够通过产生大量小RNA对同源基因进行转录后调控
图3: Graphical summary
普渡大学马渐新教授与中国科学院东北地理与农业生态研究所冯献忠研究员为论文的共同通讯作者。普渡大学博士生/博后王伟东(现中国农业大学农学院教授)，博后段静波，博后王旭彤(现华中农业大学植物科学技术学院教授)，中国科学院东北地理与农业生态研究所博士生冯星星为该论文的共同第一作者，普渡大学博士生陈李洋、Chancelor B. Clark，博后林森、王金宾，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校已毕业博士生Stephen A. Swarm参与了该项研究。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41588-024-01738-2
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