李自超教授课题组在水、旱稻根系基因发掘和陆生适应性机制研究取得新进展 | |||||||
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2018年8月10日,PLOS GENETICS 在线发表了中国农业大学李自超教授课题组题为“Loci and natural alleles underlying robust roots and adaptive domestication of upland ecotype rice in aerobic conditions”的研究论文。 发达的根系是旱粳稻和热带粳稻适应干旱环境最典型的根系形态特征。旱稻是抗旱育种的重要种质资源,也是稻作长、粗根基因发掘的优良材料,但稻作根系发育遗传机制以及旱稻的旱适应性驯化过程目前仍不明确。该研究将大群体根系表型鉴定和多组学分析相结合,利用795份栽培稻种质资源的根长、根粗、根重3个根系性状和330多万个高质量的SNP数据(平均测序深度14×)进行关联分析,同时综合连锁分析和转录组分析,最终定位了数十个水稻根长和根粗相关的QTL,并从中获得44个根长和97个根粗候选基因,其中6个基因已被前人证明与根系发育有关;5个根长候选新基因通过T-DNA插入突变体进行了功能验证,发现4个基因的突变体的根系发育受到明显的影响。结果证明这种利用基因组和转录组,连锁分析和关联分析相结合的综合基因鉴定策略是有效的。 利用这些根长和根粗候选基因在795份栽培稻、202份旱稻和446份野生稻中的多态性SNP和全基因组随机SNP进行系统发生关系分析,发现在旱粳稻中这些基因的多样性显著低于其它生态型。进一步对不同生态型和野生稻中长粗和根候选基因的核苷酸多样性和等位基因型频率进行分析,发现几乎所有的位点在野生稻中都已存在,但频率很低。而旱粳稻长根和粗根等位基因在高山干旱环境中通过正向选择和聚合,频率明显的增加,使旱粳稻具有健壮的根系,并被驯化成为一种适应旱作环境(陆生适应性)的生态型。 我院水稻研究中心博士后赵炎、副教授张洪亮和中国农科院徐建龙研究员为论文共同第一作者,李自超教授和中国农科院黎志康研究员为共同通讯作者。生物学院郭岩教授、中国农科院傅彬英研究员、王文生副研究员和胡志强博士、国际水稻研究所(IRRI)叶国友研究员参与了研究工作。该研究得到了科技部、国家自然科学基金和海南科技厅等相关项目的资助。 水稻研究中心 供稿
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