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厉害 | 连发12篇Nature/Nature Genetics,黄学辉等人在水稻育种取得重大进展

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(图片来源:摄图网)

本文原创首发公众号:iNature

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为了应对人口快速增长和环境变化的挑战,植物科学家面临着巨大的挑战,即要改良作物以提高产量,提高品质并增强抗逆性。遗传和基因组学方法已用于改善许多农作物,包括最重要的主粮之一水稻(Oryza sativa L.)。农学上重要基因的广泛等位基因变异是水稻育种的基础。

2021年2月1日,上海师范大学黄学辉团队在Nature Genetics 在线发表题为“A quantitative genomics map of rice provides genetic insights and guides breeding”的研究论文,该研究基于八个全基因组关联研究队列,提供了水稻定量性状核苷酸(QTN)和推断的QTN效应的综合图。 

群体遗传学分析显示,驯化,局部适应和杂种优势均与QTN等位基因频率变化有关。 该研究开发了一种基因组导航系统RiceNavi,用于QTN和育种路线的优化,并用于改善广泛种植水稻品种。这项工作提供了一个有效的平台,可将不断增长的基因组知识与水稻的各种改良需求联系起来。

另外,据iNature了解,黄学辉发表了10篇Nature Genetics ,2篇Nature 等研究成果。

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为了应对人口快速增长和环境变化的挑战,植物科学家面临着巨大的挑战,即要改良作物以提高产量,提高品质并增强抗逆性。遗传和基因组学方法已用于改善许多农作物,包括最重要的主粮之一水稻(Oryza sativa L.)。广泛的功能基因组学研究结果已转移到实用的水稻育种中。一些基于标记性状的选择辅助研究是有效的,这些基因基于水稻抗病性,抗淹性和食用品质的定量性状(QTG)。最近,有人提出了一种用于水稻育种的分子设计方法,并通过将植物结构,籽粒形状和淀粉合成等基础上的多个主要QTG来开发新的优良品种而得到验证。

尽管基于基因组学和遗传学的进步,水稻育种取得了实质性进展,但仍需要进一步努力来缩小基因组研究与实际育种之间的差距,以便能够以快速,高通量和精确的方式进行育种。迄今为止,已鉴定出数百个QTG,并已对几千个水稻品种进行了测序。但是,只有少数QTG在基因组序列中作了清晰的定位,清晰的等位基因状态和表型效应。

造成这种情况的部分原因是缺乏可用的QTG数据的集成,这些数据分布在成千上万的出版物中。此外,许多这些QTG尚未转换为精确的基因组信息。在人类医学研究领域,已整合了有关众多遗传疾病相关变体和致癌相关驱动基因突变的综合信息,并成功地用于解释全基因组测序结果,这些结果可用于健康风险评估和临床检查。在水稻中,除许多中性特征相关的标记外,进一步整合农艺性状的因果遗传变异数据也将有助于进行精确的育种设计。这些综合信息还可为水稻驯化和改良过程中发生的适应机制提供重要的基本见解。

因此,水稻研究团体需要一种通用,快速,精确的育种系统,该系统需要整合来自数百个QTG的遗传图谱和功能分析的知识。在地理信息学领域,基于全球定位系统(GPS)的地图导航应用程序的开发极大地促进了汽车驾驶员应对复杂路况的能力。GPS地图导航包括定位驾驶员的精确位置,设计到达目的地的最佳路线,并一直引导驾驶员到达目的地。

类似地,该研究生成了一个水稻基因百科全书,其中包含所有已知的与性状相关的致病性变种,创建了涵盖这些变种的一系列水稻变种,并开发了用于育种的基因组导航系统。该生物信息学系统允许用户确定任何水稻品系在数百个QTG上的确切等位基因状态,估算每个给定育种途径的成功率,并在每个育种后代中选择最佳基因型。该研究还成功地对著名的高产-稻品种进行了快速定制的改良,从而测试了基因组导航系统。

参考消息:

https://www.nature.com/articles/s41588-020-00769-9

编者按:本文转载自微信公众号:iNature(ID:Plant_ihuman),作者:椰子


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