《The Plant Genome》：Seed shattering in a North American Oryzeae grain: Developmental and genomic signatures of early domestication
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这篇综述聚焦于北美食用稗野生稻（Zizania palustris）种子落粒的发育与遗传机制。文章通过整合表型、解剖和分子分析，发现栽培种群相较于野生型种子落粒减少约90%且延迟2周，并鉴定出ZpSh5c等关键候选基因。研究为这一新兴作物的性状改良提供了重要见解，展示了比较基因组学在非模式作物研究中的价值。
种子落粒是野生植物普遍存在的种子传播机制，但在作物驯化过程中，有利于种子保留的性状被选择。北美食用稗野生稻（Northern Wild Rice, NWR; Zizania palustris L.）是稻族（Oryzeae）的一员，作为一种异交作物，其驯化仍在进行中，种子落粒仍是产量稳定的主要障碍。本研究通过整合表型、解剖和分子分析，探究了野生和栽培种群种子保留的发育和遗传机制。
种子落粒在北美食用稗野生稻种群中的变异性
研究使用四种方法（视觉评级、跌落测试、拉伸断裂强度BTS-P和弯曲断裂强度BTS-B）对三个Z. palustris种群（一个野生型、两个栽培型）在开花后21、28、35和42天的种子落粒进行了量化。结果显示，栽培种群（cNWR）的种子落粒相比野生型减少了约90%，且延迟了约2周。视觉评级和跌落测试结果高度相关，并能有效区分野生型与栽培种群。拉伸断裂强度（BTS-P）在栽培种群中通常更高，表明其种子附着更牢固，而弯曲断裂强度（BTS-B）未显示显著差异。
种子-花梗连接处脱落层的组织学分析
对三个种群在硬质种子阶段（野生型在开花后21天，栽培型在开花后28天）的种子-花梗连接处进行组织学分析。所有种群都在连接处形成了明显的脱落层。野生型的脱落层由排列紧密、结构有序的薄壁细胞组成。相比之下，栽培种群的细胞排列更松散，细胞间隙更大，破坏了该层的连续性。其中，FY-C20的脱落层比Itasca-C12更紧凑有序。
Oryzeae中种子落粒相关基因同源物的推定关系与结构域
通过比较基因组学分析，在Z. palustris基因组中鉴定了五个已报道的水稻（Oryza sativa）种子落粒调控基因（SH1、qSH1、Sh5、sh4、SHAT1）的多个同源物，这与Zizania谱系在约2600-3000万年前与Oryza分化后经历的一次全基因组复制（WGD）事件一致。蛋白同一性分析、OrthoFinder正交群分析和Pfam结构域分析支持了这些同源物的鉴定。例如，ZpSH1与OsSH1具有高蛋白同一性（89.84%），并含有YABBY结构域。系统发育树显示，这些基因家族形成了不同的分支，SH1分支关系最远，而Sh5和qSH1分支关系较近。MEME基序分析也在同源物中鉴定出相应的保守结构域，如Homeobox KN结构域、Myb/SANT-like DNA结合结构域等。
RT-qPCR实验的参考基因选择
为了对候选基因进行表达量分析，评估了五个常用参考基因（ACT1、ACT4、EIF-5、UBI、GAPDH）在叶片、雌小花和雄小花组织中的表达稳定性。根据RefFinder（整合了geNorm和NormFinder）的稳定性排名，ACT1被确定为最稳定的参考基因，因此被选为下游表达分析的内参基因。
Z. palustris雌小花中SH1和Sh5同源物的表达
通过RT-qPCR分析了候选同源物ZpSH1、ZpSh5a、ZpSh5b和ZpSh5c在开花后不同时间点（1, 7, 18, 28, 35天）雌小花组织（包括种子-花梗连接处）中的相对表达。野生型种群在开花后28天和35天因种子几乎完全脱落而无法获得数据。表达谱显示，ZpSH1在雌小花组织中普遍上调（与叶片组织相比），其表达模式在不同种群间存在差异。ZpSh5c在所有种群和时间点均上调表达，尤其是在FY-C20中，其表达高峰出现在开花后28天，比野生型晚了约3周，这一时间点与栽培种群落粒开始的时间相符，提示ZpSh5c可能参与调控cNWR的种子落粒途径，值得进一步研究。ZpSh5a和ZpSh5b的表达则普遍下调或较低。方差分析（ANOVA）表明，对于单个基因，基因型的影响不显著，但开花后天数（DAA）对ZpSH1和ZpSh5a的表达有显著影响。在种群水平上，所有种群的基因表达存在显著差异，其中ZpSH1和ZpSh5c的表达水平高于ZpSh5a和ZpSh5b。
