在人类漫长的发展过程中,通过长期的遗传选育,留下了数以万计的水稻地方品种和各类种质资源。这些地方品种和种质资源具有丰富的遗传变异,可以适应不同种植区域的地理气候。“不同地区的水稻品种在基因组上存在很多遗传变异。这些变异对目前的育种改良都有启示作用。”上海师范大学教授黄学辉告诉记者。为了能找到不同地区水稻的优良变异基因,并将之聚合,研究团队选取了66个来自不同水稻类群的栽培稻品种和野生稻株系,对它们深度测序、从头序列组装和基因注释分析,获得了水稻各类群材料的精细基因组图谱,鉴定出了水稻基因组中各类复杂的遗传变异,发现很多功能基因存在有多种等位基因类型。
亚洲栽培稻主要分为两大类,即主要种植在热带和亚热带的籼稻和主要种植在温带和寒带的粳稻。“粳稻日本晴”是水稻参考基因组所用的品种。此次研究中,研究人员系统鉴定到栽培稻和普通野生稻中几乎饱和的编码基因集及其在不同品种中的“存在-缺失”变异。“一个基因组不能涵盖水稻的所有编码基因,我们能找到在某些个体中存在、在另外一些个体中缺失的基因,把这种情况称为‘存在-缺失’变异。”黄学辉解释。此外,新鉴定的很多编码基因存在有转录产物和蛋白质功能结构域,暗示可能存在一定的生物学功能。
据介绍,该项研究成果将有助于精确发掘复杂农艺性状的关键变异位点,有力推动水稻的功能基因组学研究;该研究还有助于育种家充分利用各类群水稻中丰富的遗传变异,为进一步提升我国水稻的产量潜力、抗逆特点等提供了重要的基础信息。