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科技日報記者 王祝華
2月14日，記者從中國科學院遺傳與發育生物學研究所獲悉，中國科學院儲成才團隊、李家洋院士團隊和卜慶云團隊等合作，成功構建了我國東北稻區經驗育種史的分子詮釋模型，歸納并驗證了該地區不同時期水稻育種規律及未來趨勢。研究成果已于日前在學術期刊《國家科學評論》發表。
這項成果全面解析了中國東北地區水稻遺傳結構和育種關鍵位點，揭示了經驗育種反饋在基因組上的普遍規律，為東北水稻品種的全基因組設計育種提供參考依據和范例，有望進一步推動水稻分子設計育種的完善和實施，并為其他作物經驗育種史的解析和分子設計育種研究提供參考。
對全基因組設計育種技術體系的進一步完善是目前作物遺傳育種領域的研究熱點。水稻作為南方溫熱地區起源的作物，在高緯度地區的栽培歷史較短，其中，我國東北是全球稻米種植區域中緯度最高的地區之一。得益于育種家長期對水稻抽穗期、耐冷性、抗病性、食味品質、抗倒伏性等關鍵性狀的選擇和改良，使其能夠適應高緯度環境并借助獨特的生態環境產出最為優質的大米。目前，東北稻區已成為國內最重要的優質稻米產區，其中黑龍江省已連續多年穩居國內稻米生產第一大省位置。該稻區在我國優質稻米供應上占據的重要地位，使得相關研究在保障我國優質稻米生產方面具有重要的實踐意義和緊迫性。
記者了解到，為全面了解東北地區品種性狀演變趨勢以及基因型組合和利用情況，研究團隊收集了涵蓋東北稻區自1940年代到2010年代選育或引種的546份水稻品種資源，并對其進行了重測序，同時對22個農藝性狀表型進行了調查和全基因組關聯分析。研究發現，不同地理來源品種表現出顯著的農藝性狀差異，反映其環境適應需要和品種特性偏好。有意思的是，生育期、低溫結實率、稻瘟病抗性和粒型上表現出顯著的年代差異，意味著栽培技術以及市場需求變化影響了育種家對產量、抗性、品質的選擇。也就是說，不同育種家對育種的領悟、偏好及經驗等在整體上具有區域以及年代特征，這些特征最終體現在品種表型所對應的基因型上。
遺傳背景狹窄是溫帶粳稻育種的重要限制因素，我國東北地區的育種家很早就提出并引入秈稻遺傳成分對粳稻品種進行改良。團隊通過群體結構分析、遺傳滲入分析、全基因組關聯分析和染色體片段代換系等技術手段，確認了秈稻滲入對東北水稻育種的重要貢獻，特別是對稻瘟病抗性等位基因的引入，以及穗產量性狀改良的重要作用。團隊進一步通過將品種選育印記追溯到123個已知或新檢測到的QTL位點以及大量秈稻滲入片段，總結了一些具有年代特征的關鍵性QTL位點或滲入片段，為后繼的品種設計選育提供了依據。
