（文|作物遗传改良国家重点实验室|卓重）9月10日，《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线刊发了，我校作物遗传改良国家重点实验室水稻团队，在水稻基因组研究中取得的新进展“Breeding signatures of rice improvementrevealed by a genomic variation map from a large germplasm collection”（大规模水稻品种的基因组变异图谱揭示了水稻改良的“育种印迹”）。该研究通过分析大量水稻品种的基因组变异，鉴定了水稻育种过程中受选择的基因组区段，即水稻改良产生的“育种印迹”，并发现品种中育种印迹的数量与该品种的产量成正比，表明一个品种中育种印迹的数量或许可用于预测该品种的育种潜力。此外，所鉴定的基因组受选择区段为进一步改良水稻提供了重要靶点。论文通讯作者是张启发教授和练兴明教授，谢为博副教授和王功伟副教授为共同第一作者。

水稻分为籼稻（indica）和粳稻（japonica）两个亚种。在过去的50年里，籼稻的亩产增加了2倍以上。其中主要的外部因素是化肥的广泛使用，内部因素则是水稻遗传改良取得的一系列里程碑式的成果。化肥的使用改变了水稻的栽培条件，使得传统的高杆品种由于耐肥性差、易于倒伏，不再适应生产需求。一项突破是中国及国际水稻研究所（IRRI）在上世纪五六十年代独立选育出的一系列耐肥的半矮杆水稻品种，促成了水稻的“绿色革命”。自那时起，半矮杆成为了几乎所有现代水稻品种的一个基本特征。基于半矮杆品种，育种家们顺次改良了其他的一些性状，例如广谱多抗及更好的稻米品质等。另一项突破是杂种优势的利用，自上世纪70年代以来大规模推广的杂交水稻实现了产量的持续飞跃。然而，虽然水稻育种成果丰硕，目前人们对水稻育种过程中受选择的靶点区域仍然鲜有了解。

基于前期研究构建的水稻基因组变异图谱RiceVarMap，该研究分析了籼稻亚种的群体结构，鉴别出了两大主要的亚群indicaI和indicaII，联系品种信息发现其具有不同的地理起源，并且其形成可能与中国及国际水稻研究所早期的独立育种工作有关。此外，三系杂交水稻中的保持系和恢复系分别属于这两个亚群，对应于早有猜测的籼稻中的两个杂种优势群。与自然选择类似，育种选择也会导致群体中靶点区域等位基因频率的巨大变化，在基因组上留下“印迹”。通过群体遗传学分析，研究人员鉴定了在indicaI和indicaII之间受到不同选择的200个基因组区段，覆盖了水稻基因组的7.8%。由于它们与育种千丝万缕的关系，将其称之为“育种印迹”。这些区段包括了与产量、株型、抗性以及营养吸收等重要农艺性状相关的许多已知功能基因和大量功能未知的位点。进一步地，该研究发现品种中育种印迹的数量与该品种的产量成正比，表明一个品种中育种印迹的数量或许可用于预测该品种的育种潜力。并且，由于杂交水稻的双亲分别来源于不同亚群，因此杂种聚集了比双亲更多的育种印迹，推测可能育种印迹与杂种优势形成有一定的关系。所鉴定的育种印迹区段为进一步改良水稻提供了重要靶点，并且可能对改进基因组选择育种的策略也会有作用。

（审核人：肖景华）

文章链接

http://www.pnas.org/content/early/2015/09/09/1515919112

生物通的相关报道

http://www.ebiotrade.com/newsf/2015-9/2015911104248453.htm