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破译水稻“沉默密码”：非编码RNA解锁育种新可能
水稻长链非编码RNA多组学解析与功能验证研究概览
人民政协网4月21日电（记者 高志民）民以食为天，食以粮为本。水稻作为全球超过半数人口的主食，其产量、品质与抗性直接关系到粮食安全。长期以来，科学家们致力于解析水稻基因组的奥秘，寻找提升水稻性状的“钥匙”。近日，中国农业科学院作物科学研究所野生稻保护与利用创新研究组联合国内外科研团队，在水稻基因组研究领域取得重大突破——系统解析了长链非编码RNA的多组学特征与表型效应，成功破译了水稻基因组中一段长期被忽视的“沉默密码”，为水稻育种开辟了全新路径。相关研究成果已发表在国际权威期刊《细胞研究（Cell Research）》上。
专家表示，水稻的基因组就像一本厚厚的“生命说明书”，其中仅有一小部分是负责编码蛋白质的“有效文字”，其余大部分属于非编码区域。这些非编码区域曾被视为“无用的垃圾序列”，长期被科研界忽视。但事实上，它们广泛参与水稻的生长发育、环境适应和农艺性状形成，是水稻生命活动中不可或缺的“调控者”。
此前，水稻基因组的相关研究多聚焦于蛋白编码基因，导致长链非编码RNA——这一非编码区域的核心成员，其系统功能在水稻表型变异和育种价值形成中的作用始终模糊不清。长链非编码RNA是一类长度超过200个核苷酸、不编码蛋白质的RNA分子，它们就像隐藏在基因组中的“暗物质”，默默调控着基因的表达，影响水稻的株高、产量、抗病性等关键性状，却一直未被充分认识和利用。
为破解这一难题，科研团队开展了大规模的系统研究。他们筛选了涵盖野生稻与栽培稻的大量水稻样本，通过先进的测序技术和数据分析方法，成功鉴定出57162个可靠的长链非编码RNA，并首次绘制出覆盖野生稻与栽培稻的长链非编码RNA功能图谱，建立起其与水稻农艺性状的关联框架，让这些“沉默的调控者”浮出水面。
研究中最令人振奋的发现是，长链非编码RNA对水稻农艺性状的影响远超预期。在与水稻32个重要农艺性状（包括产量、品质、抗病性等）相关的8万余个基因位点中，有4427个分布在1530个长链非编码RNA区域，且其对性状的遗传贡献率与蛋白编码基因相当。这意味着，长期被忽视的长链非编码RNA，其实是影响水稻性状的“关键选手”，其育种价值被严重低估。
更具实际应用价值的是，科研团队还定位并验证了调控白叶枯病抗性的关键长链非编码RNA分子。白叶枯病是水稻常见且危害严重的细菌性病害，受全球气候变化影响，近年来暴发频率增加，给水稻产量带来巨大威胁。此前，科学家们主要通过挖掘蛋白编码类抗病基因应对这一难题，而此次新发现的长链非编码RNA，为白叶枯病抗性育种提供了全新的靶点，有望培育出更具抗性的水稻品种，减少农药使用，实现绿色防控。
科研人员介绍，这项研究的核心突破的是，将水稻非编码基因组研究从“资源注释”推向了“功能解析”，打破了以往“重编码、轻非编码”的研究格局，让人们重新认识了水稻基因组的复杂性和非编码RNA的重要价值。这些被破译的“沉默密码”，不仅为水稻育种提供了新型靶点，也为其他作物的非编码基因组研究提供了借鉴，对推动作物育种技术革新、保障粮食安全具有重要意义。
据悉，该研究得到了海南省重点研发项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目的联合支持。未来，科研团队将继续深入解析长链非编码RNA的调控机制，进一步挖掘其育种潜力，推动相关研究成果落地应用，培育出更高产、更优质、更抗逆的水稻新品种，为守护粮食安全注入新动能。
编辑：马嘉悦
