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遗传发育所等在亚洲稻群体结构和演化研究中取得进展

时间:2016-05-18 16:55来源:遗传与发育生物学研究所   作者:未知 阅读:

亚洲栽培稻是世界上最重要也是最古老的粮食作物之一,在亚洲文明和日常生活中扮演着举足轻重的角色。水稻起源问题也引起了广泛的研究兴趣。经过一个多世纪不同学科研究者的不断探索,已经积累了大量水稻驯化起源知识。但水稻驯化是单次起源还是多次起源尚没有统一结论。

美国农业部(USDA)种质资源库在过去100多年时间里,收集了全球116个国家和地区的18,000多份水稻种质资源,并基于表型和基因型数据系统整理出1,794份核心种质(core accessions),进一步衍生出203份微核心种质(minicore accessions),这203份微核心种质可以很好代表全世界栽培稻的遗传多样性(图1)。

中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室储成才研究组的汪鸿儒通过对水稻微核心种质材料进行低深度重测序,系统研究了亚洲稻的群体结构并用于重要农艺性状的全基因组关联分析(GWAS)。同时和美国加州大学Berkeley分校、丹麦哥本哈根大学以及中国农科院作物研究所研究人员合作通过一系列数据模拟研究并应用于水稻微核心群体,证明了低深度测序在自交群体的关联分析中有着很大的效力。可以通过相对可操作的小群体通过关联分析直接鉴定到导致直链淀粉含量和粒长差异的突变位点,显示了较高的分辨率。尤为有意思的是,研究人员鉴定到一个在水稻驯化中被人工选择的关键性状——控制种皮颜色的新主效数量性状(QTL)位点。目前已克隆的控制种皮颜色基因能解释粳稻和籼稻的种皮颜色变异,而新鉴定的位点特异性存在于另一水稻亚群aus。结合之前克隆的基因位点,能很好解释aus亚群的种皮颜色变异。

这项研究成果不仅优化了GWAS鉴定重要农艺性状位点的方法,也提供了水稻驯化过程中一个趋同进化的例子,暗示aus有着相对独立于粳稻和籼稻的驯化历史。相关研究成果于2016年5月12日在Molecular Plant 杂志上在线发表(doi: 10.1016/j.molp.2016.04.018)。汪鸿儒和华大中心的徐讯为共同第一作者,遗传发育所研究员储成才、UC Berkeley教授Rusmus Nielsen和华大中心研究员王俊为共同通讯作者。该项研究得到科技部“973”、国家自然科学基金委和植物基因组学国家重点实验室的资助。

(责任编辑:泉水)
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