华中农大张启发院士PNAS发布水稻研究重要成果

　　

生物通报道  来自华中农业大学的研究人员报告称，他们通过分析1479个水稻品种绘制出基因组变异图谱，揭示出了水稻改良的育种印迹。这一重要的研究成果发布在9月10日的《美国国家科学院》（PNAS）杂志上。

华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室主任张启发(Qifa Zhang)院士及练兴明(Xingming Lian)教授是这篇论文的共同通讯作者。张启发院士是国际著名的植物遗传和分子生物学家，其长期致力于水稻基因组研究，旨在通过植物基因组分析、重要基因的分离克隆、杂种优势的遗传和分子基础、作物品种资源的分子评估及应用分子生物学技术进行水稻改良。被誉为“中国转基因水稻第一人”。谢为博(Weibo Xie)副教授和王功伟(Gongwei Wang)副教授是这篇论文的共同第一作者。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一（延伸阅读：上海交大Cell子刊发表水稻研究新成果 ）。在过去的50年里水稻尤其是籼稻（indica ）的改良取得了一些里程碑式的成果。其中一项重大的突破是在上世纪的五六十年代中国及国际水稻研究所（IRRI）开发出了一系列半矮杆水稻品种，促成了水稻的“绿色革命”。自那时起，半矮杆成为了几乎所有现代水稻品种的一个基本特征。基于半矮杆品种，科学家们进而又改良了其他的一些性状，例如非生物胁迫抗性、广泛的生物胁迫抗性及更好的稻米品质。另一个重要的突破是利用杂种优势，促成了自上世纪70年代以来大规模地采用杂交水稻。

近年来的基因组研究鉴别出了大量在水稻驯化过程中经过选择的基因位点。但目前仍少有研究鉴别由于育种经历选择的基因位点或基因组区域。下一代测序技术使得能够以相对较低的成本测试大量的水稻品种，为调查作物改良史中受到选择的基因组区域提供了机会。同时，全基因组关联研究（GWAS）为分析复杂性状的遗传结构提供了一种有效的方法，使得能够鉴别出一些候选基因进一步改良一些农艺重要性状。

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在这篇文章中研究人员报告称，他们分析了来自73个国家1,479个水稻品种，包括一些地方品种和现代栽培种的低覆盖测序数据。他们在籼稻亚种中鉴别出了两大主要的亚群indica I (IndI)和indica II (IndII)，其对应独立育种工作生成的两个杂种优势类群。研究人员检测到了跨越7.8%水稻基因组，在IndI和IndII之间受到不同选择的200个区域，将它们称之为育种印迹。这些区域包括GWAS研究揭示的、与重要农艺性状相关的许多已知功能基因及基因位点。粮食产量与品种中育种印迹的数量呈正比，表明了一个品系中的育种印迹数量或许可用于预测水稻的农艺潜力，选出的基因位点或可为科学家们提供一些水稻改良的靶点。

（生物通：何嫱）

作者简介：

张启发

男，1953年12月出生,湖北公安人。博士，教授、博士生导师。现任华中农业大学生命科学技术学院教授。中国科学院院士，美国科学院外籍院士、第三世界科学院院士。美国洛克菲勒基金会水稻生物技术国际合作计划科学顾问委员会委员。

长期以来专注于植物基因组、重要基因的分离克隆、杂种优势的遗传和分子基础等研究工作，取得一系列重大成果，在国际上产生了很大的影响。同时，他致力于应用生物技术进行作物改良，从保障我国粮食安全，促进农业可持续发展的战略高度，提出并实施了开发抗虫、抗旱、少化的“绿色超级稻”的战略构想，为推动“绿色超级稻”的培育和产业化进程做出了突出的贡献。其领衔开发的“抗虫转基因水稻”就是绿色超级稻研究中的一部分，但现阶段备受争议。

生物通推荐原文摘要：

Breeding signatures of rice improvement revealed by a genomic variation map from a large germplasm collection

Intensive rice breeding over the past 50 y has dramatically increased productivity especially in the indica subspecies, but our knowledge of the genomic changes associated with such improvement has been limited. In this study, we analyzed low-coverage sequencing data of 1,479 rice accessions from 73 countries, including landraces and modern cultivars. We identified two major subpopulations, indica I (IndI) and indica II (IndII), in the indica subspecies, which corresponded to the two putative heterotic groups resulting from independent breeding efforts……