雜交稻基因組學(xué)和雜種優(yōu)勢遺傳機(jī)制研究取得重要進(jìn)展

遠(yuǎn)志

本刊訊 中科院上海生科院植物生理生態(tài)所韓斌課題組聯(lián)合中國水稻所楊仕華等團(tuán)隊，直接對我國水稻主產(chǎn)區(qū)的1495份雜交水稻品種進(jìn)行基因組測序，通過開發(fā)一套全新的分析方法，有效地鑒定了高度雜合材料的基因型，構(gòu)建了一張雜交稻品種的精細(xì)基因型圖譜。相關(guān)研究成果2015年2月5日在線發(fā)表于Nature Communications雜志。

雜交水稻育種技術(shù)的成功是我國近幾十年來取得的一項重要科技成就。伴隨著汕優(yōu)63、兩優(yōu)培九等一大批高產(chǎn)雜交稻品種的大面積推廣，我國水稻總產(chǎn)量在較短時間內(nèi)有了大幅度提升。雜交稻高產(chǎn)來自對水稻雜種優(yōu)勢現(xiàn)象的利用。雜種優(yōu)勢在很多物種中存在，但其遺傳機(jī)理還不完全清楚。

由于大多數(shù)雜交稻品種的親本材料無法直接獲得。該研究還開發(fā)了一種多層迭代的計算方法，利用這一千多份雜交稻品種和少量常用親本的基因組信息，準(zhǔn)確推測出這些雜交稻的雙親的基因組信息。這些親本材料涵蓋了目前育種中使用到的絕大多數(shù)不育系和恢復(fù)系。

這些雜交稻品種在三亞、杭州兩地進(jìn)行了產(chǎn)量、品質(zhì)和抗病共38項表型指標(biāo)的鑒定考察。利用這些農(nóng)藝性狀，該研究在群體水平上對雜交稻材料的純合及雜合基因型的遺傳效應(yīng)進(jìn)行了精細(xì)分析。研究發(fā)現(xiàn)雜交稻中產(chǎn)量性狀的表現(xiàn)與雜合程度相關(guān)性不高，雜交稻的高產(chǎn)主要來自于大量優(yōu)異等位基因的聚合。研究還發(fā)現(xiàn)單位點(diǎn)超顯性的存在；但無論數(shù)目上還是效應(yīng)上，雜交稻品種中雜種優(yōu)勢的形成更多地依賴于產(chǎn)量位點(diǎn)上正向的不完全顯性。了解雜交稻品種的基因組信息及其產(chǎn)量優(yōu)勢的遺傳基礎(chǔ)，為雜交水稻的分子設(shè)計育種、雜種優(yōu)勢的機(jī)制研究，以及通過基因組輔助的聚合育種技術(shù)培育出具有超親優(yōu)勢的常規(guī)稻新品種打下了重要基礎(chǔ)。