近日,楊代常教授課題組在水稻一般配合力研究方向取得重要進展,最近在國際綜合期刊《Scientific Reports》發(fā)表了“OsPRR37 and Ghd7 are the major genes for general combining ability of DTH, PH and SPP in rice”(www.nature.com/articles/srep12803)的研究論文。該研究首次揭示了水稻一般配合力的分子遺傳學基礎(chǔ),對雜交育種的優(yōu)良親本選擇具有重要指導意義。
一般配合力(general combiningability,GCA)是衡量育種親本優(yōu)劣的重要指標,1942年由Sprague 和 Tatum 提出,一直被廣泛地應用于指導動植物遺傳育種的實踐,70多年以來,一般配合力是否具有分子遺傳基礎(chǔ)一直是一個謎。該研究通過對695個雜交組合近3萬分離群體的遺傳分析,在初步定位了13個控制水稻重要農(nóng)藝性狀一般配合力的QTL位點基礎(chǔ)上,對兩個主效QTL位點(GCA1和GCA2)進行了精細定位和基因克隆,研究發(fā)現(xiàn)2個QTLGCA位點具有多效性,共同對水稻生育期、株高和每穗穎花數(shù)的一般配合力起主要貢獻,研究結(jié)果證明GCA1和GCA2分別編碼OsPRR37和Ghd7基因,揭示了控制一般配合力的基因是一些具有重要農(nóng)藝性狀的優(yōu)良基因,研究結(jié)果為育種家長期利用一般配合力成功地進行親本選育和雜交組合配組提供了理論依據(jù)。
雜種優(yōu)勢和一般配合力的分子遺傳學機制一直是基礎(chǔ)研究和應用研究領(lǐng)域的重大難題,楊代常教授課題組用了10年時間去探索其中的奧秘,近幾年在本領(lǐng)域發(fā)表了系列相關(guān)研究成果。2013年發(fā)表的《Global RNA sequencing reveals that genotypedependentallele-specific expression contributesto differential expression in rice F1 hybrids》(BMC Plant Biology 2013, 13:221)通過對雜種F1代及親本的轉(zhuǎn)錄組測序和等位基因表達的偏向性分析,揭示了雜種優(yōu)勢的形成主要歸因于等位基因在F1代的偏向表達和互補效應;2014年發(fā)表的“The phenotypic predisposition of the parent in F1hybrid is correlated with transcriptomepreference of the positive general combiningability parent”(BMC Genomics 2014, 15:297)和2015年發(fā)表的《Global epigenomic analysis indicates that epiallelescontribute to allele-specific expression via allele-specific histone modifications in hybrid rice》 (BMC Genomics 2015,16:232)等論文揭示了水稻雜種F1代的基因表達水平受表觀修飾水平調(diào)控,這種調(diào)控與親本一般配合力高度相關(guān),主要是由親本的表觀等位基因(epialleles)產(chǎn)生,從而揭示了一般配合力的分子機理,這一系列研究成果對于指導雜交育種具有重要意義。
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