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14日，記者從中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所獲悉，中國科學院儲成才團隊、李家洋院士團隊和卜慶云團隊等合作，成功構(gòu)建了我國東北稻區(qū)經(jīng)驗育種史的分子詮釋模型，歸納并驗證了該地區(qū)不同時期水稻育種規(guī)律及未來趨勢。研究成果已于日前在學術(shù)期刊《國家科學評論》發(fā)表。

該成果全面解析了我國東北地區(qū)水稻遺傳結(jié)構(gòu)和育種關(guān)鍵位點，揭示了經(jīng)驗育種反饋在基因組上的普遍規(guī)律，為東北水稻品種的全基因組設(shè)計育種提供參考依據(jù)和范例，有望進一步推動水稻分子設(shè)計育種的完善和實施，并為其他作物經(jīng)驗育種史的解析和分子設(shè)計育種研究提供參考。

對全基因組設(shè)計育種技術(shù)體系的進一步完善，是目前作物遺傳育種領(lǐng)域的研究熱點。水稻作為南方溫熱地區(qū)起源的作物，在高緯度地區(qū)的栽培歷史較短，其中，我國東北是全球稻米種植區(qū)域中緯度最高的地區(qū)之一。得益于育種家長期對水稻抽穗期、耐冷性、抗病性、食味品質(zhì)、抗倒伏性等關(guān)鍵性狀的選擇和改良，其能夠適應(yīng)高緯度環(huán)境并借助獨特的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)出最為優(yōu)質(zhì)的大米。

記者了解到，為全面了解東北地區(qū)品種性狀演變趨勢以及基因型組合和利用情況，研究團隊收集了涵蓋東北稻區(qū)自1940年代到2010年代選育或引種的546份水稻品種資源，并對其進行了重測序，同時對22個農(nóng)藝性狀表型進行了調(diào)查和全基因組關(guān)聯(lián)分析。

研究發(fā)現(xiàn)，不同地理來源品種表現(xiàn)出顯著的農(nóng)藝性狀差異，反映其環(huán)境適應(yīng)需要和品種特性偏好。有意思的是，生育期、低溫結(jié)實率、稻瘟病抗性和粒型上表現(xiàn)出顯著的年代差異，意味著栽培技術(shù)以及市場需求變化影響了育種家對產(chǎn)量、抗性、品質(zhì)的選擇。也就是說，不同育種家對育種的領(lǐng)悟、偏好及經(jīng)驗等在整體上具有區(qū)域以及年代特征，這些特征最終體現(xiàn)在品種表型所對應(yīng)的基因型上。

遺傳背景狹窄是溫帶粳稻育種的重要限制因素，我國東北地區(qū)的育種家很早就提出并引入秈稻遺傳成分對粳稻品種進行改良。團隊通過群體結(jié)構(gòu)分析、遺傳滲入分析、全基因組關(guān)聯(lián)分析和染色體片段代換系等技術(shù)手段，確認了秈稻滲入對東北水稻育種的重要貢獻，特別是對稻瘟病抗性等位基因的引入，以及穗產(chǎn)量性狀改良的重要作用。團隊進一步通過將品種選育印記追溯到123個已知或新檢測到的QTL位點以及大量秈稻滲入片段，總結(jié)了一些具有年代特征的關(guān)鍵性QTL位點或滲入片段，為后繼的品種設(shè)計選育提供了依據(jù)。（王祝華）

來源：科技日報

作者：王祝華

責任編輯：馮崢

標簽： 東北地區(qū) 分子設(shè)計 中國科學院