中国农业科学院作物科学研究所揭示籼稻血缘渗入对粳稻遗传改良的贡献

近日，中国农业科学院作物科学研究所水稻优异种质资源发掘与创新利用创新团队系统解析了我国粳稻育成品种的演变规律和改良历史，在基因组层面揭示了籼稻血缘渗入对粳稻遗传改良的贡献，为未来水稻基因组育种提供了新思路。4月13日，该成果在线发表在《植物通讯（Plant Communications）》杂志上。

据韩龙植研究员介绍，在漫长的粳稻品种改良过程中，粳稻品种的基因组上留下了诸多育种印迹，研究粳稻品种基因组的演变规律和改良历史，可为优化粳稻育种路线提供重要科学依据。

该研究对816份我国不同时期代表性粳稻品种进行了重测序，并整合已发表的5500份水稻测序数据，系统分析了不同时期主栽品种的基因组组成。研究发现，自20世纪80年代以来，来自3个不同籼稻亚群的血缘向粳稻品种中的渗入持续增加，使粳稻的重要性状发生了显著变化，如稻瘟病抗性提高、穗粒数增加、单株穗数减少、株型由多穗型向重穗大穗型转变。还发现与株型、产量和抗病虫性相关基因的等位基因由籼稻渗入到粳稻中，籼稻血缘的渗入贡献了粳稻品种中缺乏的一些优异等位基因，从基因组层面反映了我国粳稻的改良历史。另外，研究还鉴定了一个调控水稻穗粒数的新基因 Gnd5 ，与野生型相比，敲除 Gnd5 的突变体穗粒数显著减少。进一步分析发现， Gnd5 基因是渗入的靶基因，对育种具有重要的应用价值。此外，通过研究各骨干亲本系谱中穗粒数相关基因单倍型的利用模式，发现多基因的优势单倍型聚合利用存在较强的系谱背景特异性，这将有助于未来在广泛遗传背景下进行QTL聚合和育种路线优化。该研究系统分析了我国粳稻育成品种的演变规律和改良历史，为未来水稻基因组育种提供了新思路。

作科所崔迪助理研究员、北京大学博士生周涵和作科所马小定副研究员为论文共同第一作者，作科所韩龙植研究员和北京大学何航研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100325