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科技日报记者 王祝华
2月14日，记者从中国科学院遗传与发育生物学研究所获悉，中国科学院储成才团队、李家洋院士团队和卜庆云团队等合作，成功构建了我国东北稻区经验育种史的分子诠释模型，归纳并验证了该地区不同时期水稻育种规律及未来趋势。研究成果已于日前在学术期刊《国家科学评论》发表。
这项成果全面解析了中国东北地区水稻遗传结构和育种关键位点，揭示了经验育种反馈在基因组上的普遍规律，为东北水稻品种的全基因组设计育种提供参考依据和范例，有望进一步推动水稻分子设计育种的完善和实施，并为其他作物经验育种史的解析和分子设计育种研究提供参考。
对全基因组设计育种技术体系的进一步完善是目前作物遗传育种领域的研究热点。水稻作为南方温热地区起源的作物，在高纬度地区的栽培历史较短，其中，我国东北是全球稻米种植区域中纬度最高的地区之一。得益于育种家长期对水稻抽穗期、耐冷性、抗病性、食味品质、抗倒伏性等关键性状的选择和改良，使其能够适应高纬度环境并借助独特的生态环境产出最为优质的大米。目前，东北稻区已成为国内最重要的优质稻米产区，其中黑龙江省已连续多年稳居国内稻米生产第一大省位置。该稻区在我国优质稻米供应上占据的重要地位，使得相关研究在保障我国优质稻米生产方面具有重要的实践意义和紧迫性。
记者了解到，为全面了解东北地区品种性状演变趋势以及基因型组合和利用情况，研究团队收集了涵盖东北稻区自1940年代到2010年代选育或引种的546份水稻品种资源，并对其进行了重测序，同时对22个农艺性状表型进行了调查和全基因组关联分析。研究发现，不同地理来源品种表现出显著的农艺性状差异，反映其环境适应需要和品种特性偏好。有意思的是，生育期、低温结实率、稻瘟病抗性和粒型上表现出显著的年代差异，意味着栽培技术以及市场需求变化影响了育种家对产量、抗性、品质的选择。也就是说，不同育种家对育种的领悟、偏好及经验等在整体上具有区域以及年代特征，这些特征最终体现在品种表型所对应的基因型上。
遗传背景狭窄是温带粳稻育种的重要限制因素，我国东北地区的育种家很早就提出并引入籼稻遗传成分对粳稻品种进行改良。团队通过群体结构分析、遗传渗入分析、全基因组关联分析和染色体片段代换系等技术手段，确认了籼稻渗入对东北水稻育种的重要贡献，特别是对稻瘟病抗性等位基因的引入，以及穗产量性状改良的重要作用。团队进一步通过将品种选育印记追溯到123个已知或新检测到的QTL位点以及大量籼稻渗入片段，总结了一些具有年代特征的关键性QTL位点或渗入片段，为后继的品种设计选育提供了依据。
