近日，中國農業(yè)科學院作物科學研究所水稻分子設計技術與應用創(chuàng)新團隊構建了一個全基因組基因功能單倍型（gcHap）數據集，全面揭示了亞洲栽培稻基因功能單倍型自然變異特征，提出亞洲栽培稻多起源（馴化）假說，并開發(fā)了適用于功能單倍型數據全基因組關聯(lián)分析和全基因組預測的軟件包——HAPS。相關研究成果于2月10日在《分子植物（Molecular Plant）》發(fā)表。
據徐建龍研究員介紹，加速育種進程、提升高產潛力和穩(wěn)產性、兼顧品質改良等是目前水稻生產的迫切需求。為了加快水稻功能基因組研究與水稻分子育種工作的融合，該團隊于2018年牽頭完成了“3000份水稻基因組計劃”，從三個主要方面揭示了水稻核心種質的基因組多樣性，一是超過3200萬個高質量SNP；二是3萬多個水稻編碼基因上的存在-缺失變異；三是超過9.3萬個結構變異。然而，作為水稻種內遺傳多樣性的另一個重要方面，基因編碼區(qū)的功能單倍型（功能等位基因）在水稻種質資源中的變異特征尚不清晰。
在該研究中，研究人員根據日本晴參考基因組注釋信息，基于3010份水稻核心種質基因編碼區(qū)的非同義SNP數據，構建了一個由45,963個基因組成的全基因組基因功能單倍型數據集。全面揭示了亞洲栽培稻基因功能單倍型自然變異特征，提出亞洲栽培稻多起源（馴化）假說，評估了現代育種對全基因組功能單倍型多樣性的影響，對已克隆基因的有利功能單倍型進行了深入挖掘。發(fā)現基于功能單倍型數據在全基因組關聯(lián)分析較SNP數據有更大的功效，在多數性狀上具有更高的預測力，并開發(fā)了適用于功能單倍型數據全基因組關聯(lián)分析和全基因組預測的軟件包“HAPS”，為今后水稻基因的基礎研究和復雜性狀有利等位基因發(fā)掘提供極大便利，全面助力水稻分子設計育種。同時也對其他作物群體基因組、功能基因組和設計育種研究具有借鑒意義。
據徐建龍研究員介紹，加速育種進程、提升高產潛力和穩(wěn)產性、兼顧品質改良等是目前水稻生產的迫切需求。為了加快水稻功能基因組研究與水稻分子育種工作的融合，該團隊于2018年牽頭完成了“3000份水稻基因組計劃”，從三個主要方面揭示了水稻核心種質的基因組多樣性，一是超過3200萬個高質量SNP；二是3萬多個水稻編碼基因上的存在-缺失變異；三是超過9.3萬個結構變異。然而，作為水稻種內遺傳多樣性的另一個重要方面，基因編碼區(qū)的功能單倍型（功能等位基因）在水稻種質資源中的變異特征尚不清晰。
在該研究中，研究人員根據日本晴參考基因組注釋信息，基于3010份水稻核心種質基因編碼區(qū)的非同義SNP數據，構建了一個由45,963個基因組成的全基因組基因功能單倍型數據集。全面揭示了亞洲栽培稻基因功能單倍型自然變異特征，提出亞洲栽培稻多起源（馴化）假說，評估了現代育種對全基因組功能單倍型多樣性的影響，對已克隆基因的有利功能單倍型進行了深入挖掘。發(fā)現基于功能單倍型數據在全基因組關聯(lián)分析較SNP數據有更大的功效，在多數性狀上具有更高的預測力，并開發(fā)了適用于功能單倍型數據全基因組關聯(lián)分析和全基因組預測的軟件包“HAPS”，為今后水稻基因的基礎研究和復雜性狀有利等位基因發(fā)掘提供極大便利，全面助力水稻分子設計育種。同時也對其他作物群體基因組、功能基因組和設計育種研究具有借鑒意義。
產量相關基因“有利”gcHap在秈粳育成品種中的頻率及其在種質資源中的分布
該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國農科院科技創(chuàng)新工程等項目資助。
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