田大成課題組于《PNAS》發(fā)表論文報(bào)道
我校生命科學(xué)學(xué)院田大成課題組在水稻高產(chǎn)性狀的研究中取得重要進(jìn)展，其研究成果《Identifying a large number of high-yield genes in rice by pedigree analysis, whole-genome sequencing, and CRISPR-Cas9 gene knockout》（結(jié)合系譜分析，全基因組測序和CRISPR-Cas9基因敲除鑒定出水稻高產(chǎn)相關(guān)基因）在重要綜合性期刊《PNAS》在線發(fā)表。我校田大成教授是該論文的第一通訊作者，博士后黃駒和李婧博士是該論文的共同第一作者。
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多基因控制的復(fù)雜性狀對于生物適應(yīng)環(huán)境和人工選擇有著重要意義，其中包含了眾多有著巨大科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的性狀，高產(chǎn)性狀就是一種典型的多基因控制的復(fù)雜性狀。但是由于在復(fù)雜性狀中，基因控制方式較為復(fù)雜，單個(gè)基因可能只有較小的表型效應(yīng)，解析復(fù)雜性狀的控制基因一直是比較困難的。
田大成課題組以水稻“綠色革命”中的關(guān)鍵品種“奇跡稻”IR8的系譜為主要研究材料，對IR8的親本和后代等主要品種進(jìn)行全基因組測序，鑒定出有28個(gè)基因組片段在雜交和選育過程中不斷地受到強(qiáng)烈的人工選擇，在IR8所有后代始終得到繼承。在進(jìn)一步結(jié)合群體遺傳學(xué)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，從這些片段中篩選出可能與高產(chǎn)性狀相關(guān)的129個(gè)基因位點(diǎn)。在這些基因位點(diǎn)中，有6個(gè)為已報(bào)道功能的基因，其中包括綠色革命的關(guān)鍵基因sd1。為了對其余123個(gè)功能未知基因進(jìn)行功能驗(yàn)證，隨機(jī)挑選出了57個(gè)進(jìn)行CRISPR-Cas9敲除或敲低實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明這些基因中有較高比例具有必須功能或能影響與水稻產(chǎn)量相關(guān)的性狀，許多基因敲除后表現(xiàn)出了明顯的株高降低，而這也正是綠色革命中的關(guān)鍵性狀。此外敲除突變體還表現(xiàn)出了生育期、育性、穗型等多種與水稻產(chǎn)量密切相關(guān)的表型變化。本項(xiàng)研究鑒定出了大量水稻高產(chǎn)相關(guān)基因，提供了一種有效的探索復(fù)雜性狀相關(guān)基因的方法。
Fig.1 系譜結(jié)構(gòu)與受選擇基因鑒定流程圖
該研究得到國家轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)（No. 2016zx08009001-003）、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No. 91731308和No. 31571267）、中央高?；A(chǔ)科研經(jīng)費(fèi)的支持。該研究的順利實(shí)施，也得到南京大學(xué)仙林校區(qū)作物分子遺傳實(shí)驗(yàn)站的支持。
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