中國農業科學院作物科學研究所揭示秈稻血緣滲入對粳稻遺傳改良的貢獻

近日，中國農業科學院作物科學研究所水稻優異種質資源發掘與創新利用創新團隊系統解析了我國粳稻育成品種的演變規律和改良歷史，在基因組層面揭示了秈稻血緣滲入對粳稻遺傳改良的貢獻，為未來水稻基因組育種提供了新思路。4月13日，該成果在線發表在《植物通訊（Plant Communications）》雜志上。

據韓龍植研究員介紹，在漫長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律和改良歷史，可為優化粳稻育種路線提供重要科學依據。

該研究對816份我國不同時期代表性粳稻品種進行了重測序，并整合已發表的5500份水稻測序數據，系統分析了不同時期主栽品種的基因組組成。研究發現，自20世紀80年代以來，來自3個不同秈稻亞群的血緣向粳稻品種中的滲入持續增加，使粳稻的重要性狀發生了顯著變化，如稻瘟病抗性提高、穗粒數增加、單株穗數減少、株型由多穗型向重穗大穗型轉變。還發現與株型、產量和抗病蟲性相關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了粳稻品種中缺乏的一些優異等位基因，從基因組層面反映了我國粳稻的改良歷史。另外，研究還鑒定了一個調控水稻穗粒數的新基因 Gnd5 ，與野生型相比，敲除 Gnd5 的突變體穗粒數顯著減少。進一步分析發現， Gnd5 基因是滲入的靶基因，對育種具有重要的應用價值。此外，通過研究各骨干親本系譜中穗粒數相關基因單倍型的利用模式，發現多基因的優勢單倍型聚合利用存在較強的系譜背景特異性，這將有助于未來在廣泛遺傳背景下進行QTL聚合和育種路線優化。該研究系統分析了我國粳稻育成品種的演變規律和改良歷史，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何航研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃、中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100325