韩斌院士Nature子刊发表基因组研究新文章

　　

生物通报道  来自中科院上海生命科学研究院、中国农业科学院等处的研究人员报告称，他们通过对杂交水稻品种进行基因组分析，揭示出了大批促成杂种优势( Heterosis)的优异等位基因（superior alleles）。研究结果发布在2月5日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

文章的通讯作者是中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所的韩斌（Bin Han）研究员。其主要从事水稻基因组学、群体遗传学、水稻全基因组关联分析及栽培稻的起源和驯化等研究工作。2013年当选为中国科学院院士。

杂种优势(heterosis)是生物界的一种普遍现象,一般是指遗传组成不同的亲本杂交产生的F1在生长势、生活力、抗逆性、繁殖力、适应性、产量、品质等方面优于其亲本的现象。开发杂种优势作物，尤其是杂交水稻和玉米是当前农业领域最重要的遗传应用之一。现在全世界一半以上的水稻和玉米都是使用的杂交种子，大大地增加了农业产量（延伸阅读：The Plant Cell：科学家揭示六倍体小麦杂种优势分子机制 ）。

由于杂种优势是一种复杂的遗传现象，受诸多因素影响，自从德国学者Kolreture在烟草杂交中发现杂种优势，并最早对其进行系统研究以来，各国科学家利用不同手段研究提出了多种假说来解释其遗传机制，如显性假说、超显性假说、核质互作假说及遗传平衡假说。近年来，随着分子生物学的迅速发展，研究人员还采用了各种分子遗传和基因组技术来研究植物中的杂种优势表现。但目前尚未有研究报道基于代表性数量的杂交组合，获得对杂种优势的全面认识。

在这篇新文章中研究人员称，为了阐明水稻杂种优势的遗传基础，他们开发出了一种综合性的基因组方法，在群体水平上探讨了来自代表性数量的杂交水稻品种及亲本的基因组景观，精细定位了杂种优势位点。研究人员收集并测序了1,495个优良杂交稻品种，这些品种的种植面积每年超过1500公顷以上，大大提高了农业产量。他们调查了这些品种的38种农艺性状并鉴别出了130个相关位点，并深度分析一些杂合子基因型的效应。研究发现杂交稻中产量性状的表现与杂合程度相关性不高，杂交稻的高产主要来自于大量优异等位基因的聚合。研究还发现了单位点超显性的存在；但无论数目上还是效应上，杂交稻品种中杂种优势的形成更多地依赖于产量位点上正向的不完全显性。

利用这种方法，研究人员分析出了这些杂交稻的基因组结构，并鉴别出了一些杂种优势位点，确定了一些纯合子和杂合子基因型的遗传效应。这项研究为我们提供了有关杂种优势原理的一些新认识，并将对于水稻育种产生重要影响。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Genomic analysis of hybrid rice varieties reveals numerous superior alleles that contribute to heterosis

Exploitation of heterosis is one of the most important applications of genetics in agriculture. However, the genetic mechanisms of heterosis are only partly understood, and a global view of heterosis from a representative number of hybrid combinations is lacking. Here we develop an integrated genomic approach to construct a genome map for 1,495 elite hybrid rice varieties and their inbred parental lines. We investigate 38 agronomic traits and identify 130 associated loci. In-depth analyses of the effects of heterozygous genotypes reveal that there are only a few loci with strong overdominance effects in hybrids, but a strong correlation is observed between the yield and the number of superior alleles. While most parental inbred lines have only a small number of superior alleles, high-yielding hybrid varieties have several. We conclude that the accumulation of numerous rare superior alleles with positive dominance is an important contributor to the heterotic phenomena.

作者简介：

韩斌

1992年在英国John Innes  Centre的 The Sainsbury Laboratory获得植物病原菌分子遗传学博士；1992年至1998年在英国剑桥大学植物科学系从事博士后研究；1998年回国在中科院国家基因研究中心从事水稻基因组学研究；2001年起任国家基因研究中心主任；2002年任上海生科院植物生理生态研究所副所长；2008年任中科院北京基因组所副所长；2012年任上海生科院副院长。先后获得过国家杰出青年科学基金、中科院“****”等资助，2013年入选中国科学院院士。研究成果获国家自然科学二等奖和上海市科技进步一等奖各1项。

研究方向:水稻基因组和功能基因组学研究