杂交稻基因组学及杂种优势遗传机制研究获进展

杂交水稻育种技术的成功是中国近几十年来取得的一项重要科技成就。伴随着汕优63、两优培九等一大批高产杂交稻品种的大面积推广，中国的水稻总产量在较短时间内有了大幅度的提升，为中国的粮食安全做出了巨大贡献。杂交稻的高产来自对水稻杂种优势现象的利用。杂种优势在很多物种中存在，但其遗传机理还不完全清楚。

2015年2月5日，Nature Communications在线刊发了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所韩斌课题组联合中国水稻所杨仕华等团队取得的一项成果，题为《杂交稻品种的基因组分析揭示了大量杂种优势相关的优异等位基因》(Genomic analysis of hybrid rice varieties reveals numerous superior alleles that contribute to heterosis)。

该研究直接对中国水稻主产区的1495份杂交水稻品种进行基因组测序，通过开发一套全新的分析方法，有效地鉴定了高度杂合材料的基因型，构建了一张杂交稻品种的精细基因型图谱。由于大多数杂交稻品种的亲本材料无法直接获得，该研究还开发了一种多层迭代的计算方法，利用这一千多份杂交稻品种和少量常用亲本的基因组信息，准确推测出这些杂交稻的双亲的基因组信息。这些亲本材料涵盖了目前育种中使用到的绝大多数不育系和恢复系。

这些杂交稻品种在三亚、杭州两地进行了产量、品质和抗病共38项表型指标的鉴定考察。利用这些农艺性状，该研究在群体水平上对杂交稻材料的纯合及杂合基因型的遗传效应进行了精细分析。研究发现杂交稻中产量性状的表现与杂合程度相关性不高，杂交稻的高产主要来自于大量优异等位基因的聚合。研究还发现了单位点超显性的存在；但无论数目上还是效应上，杂交稻品种中杂种优势的形成更多地依赖于产量位点上正向的不完全显性。了解杂交稻品种的基因组信息及其产量优势的遗传基础，为杂交水稻的分子设计育种、杂种优势的机制研究以及通过基因组辅助的聚合育种技术培育出具有超亲优势的常规稻新品种打下了重要基础。

该研究得到了科技部、中国科学院和国家自然科学基金委的资助。