近日，中國(guó)水稻研究所魏興華團(tuán)隊(duì)在植物科學(xué)權(quán)威期刊New Phytologist在線發(fā)表了題為“Genomic insight into genetic changes and shaping of major inbred rice cultivars in China”的研究論文。研究者通過(guò)下一代重測(cè)序技術(shù)，首次對(duì)過(guò)去70年來(lái)中國(guó)常規(guī)稻主栽品種、地方種和國(guó)外引進(jìn)種質(zhì)構(gòu)建了水稻高密度基因組變異圖譜。通過(guò)群體遺傳和基因組學(xué)分析，系統(tǒng)研究了地方種和引進(jìn)種質(zhì)對(duì)我國(guó)常規(guī)稻主栽品種演化的貢獻(xiàn)，以及主栽品種在遺傳改良中的變化規(guī)律，并探索主栽品種區(qū)別于小面積種植品種的潛在原因。   　　水稻是世界上最重要的糧食作物之一。在我國(guó)的水稻生產(chǎn)中，常規(guī)稻與雜交稻的種植比例相近；但常規(guī)稻因米質(zhì)更優(yōu)、生長(zhǎng)周期短、更適宜機(jī)械化、成本低廉等更受歡迎。20世紀(jì)50年代以來(lái)，年種植面積在10萬(wàn)畝以上的水稻育成品種有約3000份，其中常規(guī)稻品種約占80%，但僅有約300個(gè)常規(guī)稻品種成為主栽品種（年種植面積超過(guò)100萬(wàn)畝）。2018年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，常規(guī)稻主栽品種的年種植面積占常規(guī)稻年種植總面積的一半以上。可見(jiàn)，常規(guī)稻主栽品種在水稻生產(chǎn)中占有重要地位。然而，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的遺傳改良，常規(guī)稻主栽品種是如何變化的，它們?nèi)绾雾憫?yīng)不同時(shí)期的育種目標(biāo)以及它們超越其它品種在中國(guó)大面積種植的遺傳機(jī)制尚未明確。   　　該研究整合了20世紀(jì)50年代至今選育的常規(guī)稻主栽品種、地方種和國(guó)外引進(jìn)品種共501份種質(zhì)的基因組變異精細(xì)圖譜。研究發(fā)現(xiàn)秈稻主栽品種形成均主要受到地方種的貢獻(xiàn)；粳稻主栽品種中，早粳和中粳主要受到引進(jìn)種質(zhì)的貢獻(xiàn)，晚粳主要受到地方種的貢獻(xiàn)。隨著品種改良，秈稻主栽品種受到地方種的滲入減少，受到引進(jìn)種的滲入增加；粳稻受到地方種的滲入減少，早粳和中粳受到引進(jìn)種質(zhì)的滲入減少，晚粳受到引進(jìn)種質(zhì)的滲入增加。系統(tǒng)揭示了已知功能基因在主栽品種選育中的演化規(guī)律。通過(guò)對(duì)已知功能基因單倍型進(jìn)行比較，明確了在秈稻和粳稻主栽品種遺傳改良中，與產(chǎn)量、脅迫、植株形態(tài)等相關(guān)的受選擇基因。并揭示了優(yōu)勢(shì)單倍型在秈粳亞種間的利用差異，即與產(chǎn)量和植株形態(tài)相關(guān)的多數(shù)基因在粳稻育種中尚未被應(yīng)用；生物脅迫抗性基因在秈稻中的利用多于粳稻；耐寒單倍型和早熟單倍型在粳稻中的利用多于秈稻。   　　通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）和選擇印記分析，鑒定到控制千粒重、株高、抽穗期、稻瘟病抗譜率的相關(guān)連鎖區(qū)段共6個(gè)，并證實(shí)其中5個(gè)位點(diǎn)的優(yōu)異單倍型在遺傳改良中受到人工正向選擇。揭示主栽品種區(qū)別于小面積種植品種的遺傳基礎(chǔ)，高產(chǎn)、植株形態(tài)優(yōu)勢(shì)和抵御生物脅迫的抗性單倍型是秈稻主栽品種能夠大面積種植的關(guān)鍵因素，早熟、抵御非生物脅迫的抗性單倍型是粳稻主栽品種大面積種植的關(guān)鍵。   　　該研究跟蹤過(guò)去70年來(lái)常規(guī)稻主栽品種的改良和演化，以基因組學(xué)的手段系統(tǒng)分析在產(chǎn)量、主要農(nóng)藝性狀和抗病性等發(fā)展變化規(guī)律，另一方面，通過(guò)比較主栽品種與同時(shí)期小面積種植的選育品種在重要性狀相關(guān)基因的基因型，進(jìn)一步探索主栽品種能夠成功大面積種植的潛在原因。該研究為我國(guó)常規(guī)稻主栽品種的改良?xì)v史和演化規(guī)律提供更全面的認(rèn)識(shí)，為未來(lái)的水稻育種提供理論指導(dǎo)。鑒于目前尚未有對(duì)中國(guó)常規(guī)稻主栽品種演化的系統(tǒng)研究，這凸顯了這項(xiàng)工作的重要性和及時(shí)性。   　　該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程項(xiàng)目資助。我所博士生葉俊華和助理研究員章孟臣為論文共同第一作者，楊窯龍副研究員和魏興華研究員為通訊作者。   　　文章鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.18500