近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）聯(lián)合山西農(nóng)業(yè)大學(xué)、崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室等單位在《自然—通訊》（Nature Communications）上在線發(fā)表了研究論文。該研究通過整合7765份水稻種質(zhì)資源，基于圖形泛基因組的meta-GWAS分析，顯著提高了水稻種質(zhì)資源群體中挖掘關(guān)鍵產(chǎn)量相關(guān)基因的效率。這一成果不僅為大規(guī)模水稻種質(zhì)資源利用提供了新的工具和思路，也為水稻高產(chǎn)分子設(shè)計(jì)育種提供了新的重要基因資源。
豐富的水稻種質(zhì)資源中積累了大量可以用來提高產(chǎn)量性狀的優(yōu)異自然變異。產(chǎn)量性狀是復(fù)雜變異控制的復(fù)雜性狀。目前對種質(zhì)資源遺傳變異尤其是復(fù)雜變異的解析尚不夠深入，這一現(xiàn)狀限制了產(chǎn)量性狀相關(guān)基因的深入挖掘，進(jìn)而影響了其在育種中的應(yīng)用。
圍繞該科學(xué)問題，該團(tuán)隊(duì)前期開展了深入系統(tǒng)的工作。在該研究中，研究團(tuán)隊(duì)采用meta-GWAS策略，整合來自6個(gè)不同種質(zhì)資源群體的7765份水稻種質(zhì)資源基因型和表型數(shù)據(jù)，挖掘產(chǎn)量相關(guān)新基因?；趫D形泛基因組，共鑒定了6604898個(gè)單核苷酸多態(tài)性和42879個(gè)結(jié)構(gòu)變異，進(jìn)而又鑒定出156個(gè)與關(guān)鍵農(nóng)藝性狀相關(guān)的遺傳位點(diǎn)，其中116個(gè)僅能通過meta-GWAS鑒定得到，顯著提高了QTL的檢測能力和遺傳力的解釋率。
在此基礎(chǔ)上，成功挖掘了水稻粒寬和粒長性狀相關(guān)的新基因GW10.2和GL11，并通過分子遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了功能驗(yàn)證。研究為水稻種質(zhì)資源的高效深入挖掘和遺傳改良提供了新的思路和工具，也為水稻高產(chǎn)分子設(shè)計(jì)育種提供了寶貴的基因資源。
基因組所（大鵬灣實(shí)驗(yàn)室）研究員商連光和崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室錢前院士為論文的共同通訊作者?；蚪M所（大鵬灣實(shí)驗(yàn)室）和山西農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)培碩士研究生楊龍波，基因組所（大鵬灣實(shí)驗(yàn)室）副研究員賀文闖，福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院副研究員朱義旺和已畢業(yè)博士生呂陽（現(xiàn)浙江省農(nóng)科院）為論文共同第一作者。
該研究得到國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程科學(xué)中心和中國農(nóng)科院青年創(chuàng)新專項(xiàng)資金資助。該工作得到了基因組所、中國水稻研究所和崖州灣科技城超級計(jì)算平臺的支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58081-1
