系谱方法发掘水稻重要功能基因的研究

• 作 者: 王龙
• 出 处: 南京大学
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 水稻 系谱 性状 基因 选择 遗传重组

19世纪60年代,以“奇迹稻”IR8的推广为标志的一场绿色革命带来了水稻产量的大幅度提升。这次变革使得水稻的产量及株型都发生了显著的变化。而IR8又被作为亲本,育成了一大批高产品种,通过这些品种之间的系谱关系,我们可以依据经典遗传学理论计算出每个品种当中应继承原始亲本的比例。通过将这些理论值与不同品种中实际观测到的继承比例进行比较,我们就可以推断出哪些染色体区段或基因可能与强的人工选择相关,即与这些品种的高产性状相关。因此我们挑选了 21个与IR8相关的代表性品种,和9个绿色革命前广为推广的品种,对这些品种进行测序以及相关分析。利用该方法,我们成功的鉴定了 28个来源于IR8的片段,这些片段在选取的其所有的后代品种当中都被保留,而这个理论概率非常的小(<3.34×10-4),说明这些区域受到了强的人工选择。在这些继承的片段当中,有99个基因已经被证实或者有部分证据表明其与植株形态或者产量性状相关;另有109个基因功能未知,其很有可能因其功能上的重要性而被选择性的保留。通过系谱分析,我们还推导了育种过程中遗传重组的动态过程,表明遗传重组在育种的过程中也所起到了重要的作用。除了高产相关的品种以外,我们还利用系谱的方法,通过对高抗品种Tetep育成的一系列优质抗性品种的分析,同样筛选得到了一批重要的候选区段及基因,进一步验证了系谱方法的可靠性。综合所有结果表明,系谱方法是鉴定育种过程当中受到人工选择区段及基因的一个有效手段。由于水稻以及其他重要作物在育种过程中都存在这种明确的系谱关系,因此,本方法可有效的被推广应用于与各种性状相关的遗传区段和重要基因的发掘的研究中。