近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所水稻優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)解析了我國(guó)粳稻育成品種的演變規(guī)律和改良?xì)v史，在基因組層面揭示了秈稻血緣滲入對(duì)粳稻遺傳改良的貢獻(xiàn)，為未來水稻基因組育種提供了新思路。4月13日，該成果在線發(fā)表在《植物通訊（Plant Communications）》雜志上。
據(jù)韓龍植研究員介紹，在漫長(zhǎng)的粳稻品種改良過程中，粳稻品種的基因組上留下了諸多育種印跡，研究粳稻品種基因組的演變規(guī)律和改良?xì)v史，可為優(yōu)化粳稻育種路線提供重要科學(xué)依據(jù)。
該研究對(duì)816份我國(guó)不同時(shí)期代表性粳稻品種進(jìn)行了重測(cè)序，并整合已發(fā)表的5500份水稻測(cè)序數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了不同時(shí)期主栽品種的基因組組成。研究發(fā)現(xiàn)，自20世紀(jì)80年代以來，來自3個(gè)不同秈稻亞群的血緣向粳稻品種中的滲入持續(xù)增加，使粳稻的重要性狀發(fā)生了顯著變化，如稻瘟病抗性提高、穗粒數(shù)增加、單株穗數(shù)減少、株型由多穗型向重穗大穗型轉(zhuǎn)變。還發(fā)現(xiàn)與株型、產(chǎn)量和抗病蟲性相關(guān)基因的等位基因由秈稻滲入到粳稻中，秈稻血緣的滲入貢獻(xiàn)了粳稻品種中缺乏的一些優(yōu)異等位基因，從基因組層面反映了我國(guó)粳稻的改良?xì)v史。另外，研究還鑒定了一個(gè)調(diào)控水稻穗粒數(shù)的新基因 Gnd5 ，與野生型相比，敲除 Gnd5 的突變體穗粒數(shù)顯著減少。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)， Gnd5 基因是滲入的靶基因，對(duì)育種具有重要的應(yīng)用價(jià)值。此外，通過研究各骨干親本系譜中穗粒數(shù)相關(guān)基因單倍型的利用模式，發(fā)現(xiàn)多基因的優(yōu)勢(shì)單倍型聚合利用存在較強(qiáng)的系譜背景特異性，這將有助于未來在廣泛遺傳背景下進(jìn)行QTL聚合和育種路線優(yōu)化。該研究系統(tǒng)分析了我國(guó)粳稻育成品種的演變規(guī)律和改良?xì)v史，為未來水稻基因組育種提供了新思路。
作科所崔迪助理研究員、北京大學(xué)博士生周涵和作科所馬小定副研究員為論文共同第一作者，作科所韓龍植研究員和北京大學(xué)何航研究員為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100325
日期：2022-04-24
據(jù)韓龍植研究員介紹，在漫長(zhǎng)的粳稻品種改良過程中，粳稻品種的基因組上留下了諸多育種印跡，研究粳稻品種基因組的演變規(guī)律和改良?xì)v史，可為優(yōu)化粳稻育種路線提供重要科學(xué)依據(jù)。
該研究對(duì)816份我國(guó)不同時(shí)期代表性粳稻品種進(jìn)行了重測(cè)序，并整合已發(fā)表的5500份水稻測(cè)序數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了不同時(shí)期主栽品種的基因組組成。研究發(fā)現(xiàn)，自20世紀(jì)80年代以來，來自3個(gè)不同秈稻亞群的血緣向粳稻品種中的滲入持續(xù)增加，使粳稻的重要性狀發(fā)生了顯著變化，如稻瘟病抗性提高、穗粒數(shù)增加、單株穗數(shù)減少、株型由多穗型向重穗大穗型轉(zhuǎn)變。還發(fā)現(xiàn)與株型、產(chǎn)量和抗病蟲性相關(guān)基因的等位基因由秈稻滲入到粳稻中，秈稻血緣的滲入貢獻(xiàn)了粳稻品種中缺乏的一些優(yōu)異等位基因，從基因組層面反映了我國(guó)粳稻的改良?xì)v史。另外，研究還鑒定了一個(gè)調(diào)控水稻穗粒數(shù)的新基因 Gnd5 ，與野生型相比，敲除 Gnd5 的突變體穗粒數(shù)顯著減少。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)， Gnd5 基因是滲入的靶基因，對(duì)育種具有重要的應(yīng)用價(jià)值。此外，通過研究各骨干親本系譜中穗粒數(shù)相關(guān)基因單倍型的利用模式，發(fā)現(xiàn)多基因的優(yōu)勢(shì)單倍型聚合利用存在較強(qiáng)的系譜背景特異性，這將有助于未來在廣泛遺傳背景下進(jìn)行QTL聚合和育種路線優(yōu)化。該研究系統(tǒng)分析了我國(guó)粳稻育成品種的演變規(guī)律和改良?xì)v史，為未來水稻基因組育種提供了新思路。
作科所崔迪助理研究員、北京大學(xué)博士生周涵和作科所馬小定副研究員為論文共同第一作者，作科所韓龍植研究員和北京大學(xué)何航研究員為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100325
日期：2022-04-24
