中国农业大学农学院李自超/张洪亮团队解析水稻抽穗期与产量三要素相关性遗传基础

随着水稻单个产量因子的提升趋于饱和及大量功能基因的克隆，复杂性状的研究及其与其他性状的平衡发展越来越受到科学家的重视。例如穗粒数的增加伴随抽穗期的延迟，大穗必定伴随穗数的减少。为解决这个问题，近日，中国农业大学李自超团队在Frontiers in Plant Science在线发表了题为Genetic Basis Underlying Correlations Among Growth Duration and Yield Traits Revealed by GWAS in Rice (Oryza sativa L.)的研究论文，该研究解析了水稻产量三要素及其与抽穗期间相关的遗传基础，对水稻改良过程中主要农艺性状的协调和高效改良具有十分重要的指导意义。

该研究利用MCC在两个具有代表性的长日照和短日照环境下进行抽穗期、穗数、穗粒数和千粒重四个性状的表型鉴定。相关性分析发现，抽穗期和穗粒数存在正相关，穗粒数和穗数存在负相关，其他性状之间在不同亚种及环境下存在不同程度的相关。对四个性状开展GWAS分析，共检测到46个多效QTL，其中：包含多效基因的多效QTL有15个，包含了47个候选多效基因；47个候选多效基因中有18个含有37个多SNP，分布在8个多效QTL内；27个多效QTL可能是通过相邻QTL间的LD效应形成（LD r2>0.2）。另外，检测到8个通路（Pathway）中有39对候选基因可能通过互作参与四个性状间的遗传相关。不同性状间的多效SNP或多效基因数、多效QTL数、互作基因对数与其表型相关的程度具有一定的一致性，可见一因多效、LD效应和基因间的互作三种遗传机制共同解释了表型间的遗传相关。分析不同遗传机制对性状间相关的贡献发现，一因多效对遗传相关的贡献最强，其次为基因互作，最后是LD效应。分析不同机制的SNP或单倍型在地方品种和改良品种中的分布发现，多效基因或互作基因可利用弱效应的劣势相关基因型或具有强效应的正相关基因型；多效QTL除利用弱相关的基因型外，还可以通过重组打破劣势连锁或者直接利用优势基因型组合。

该论文第一作者是博士研究生李凤梅，通讯作者张洪亮副教授。该研究得到国家科技支撑计划等项目资助。

“植物科学最前沿”微信公众号2018年5月24日报道