超级杂交稻"协优9308"根系杂种优势基因的精细定位、克隆和利用

本项目以超级杂交稻"协优9308"重组自交系群体及其与双亲构建的双测交群体为材料，用水上无土栽培水稻技术种植3个遗传群体并在抽穗期测定这3群体完整根系表型数据，用含198个SSR标记重组自交系群体的分子遗传图谱，采用复合区间作图法开展根系杂种优势基因初步定位研究；在初步定位的基础上，在重组自交系群体中筛选剩余杂合体株系构建大群体用于主效杂种优势基因的精细定位并构建含目的基因的物理图谱；利用生物信息学软件和测序技术预测侯选基因，分离克隆含目的基因的DNA序列，最终验证基因功能。通过本项研究可搭建起水稻根系杂种优势遗传研究的技术平台。一方面帮助水稻育种学家从DNA水平上去认识超级杂交稻根系杂种优势的遗传规律；另一方面可加快水稻根系性状相关基因的鉴定、筛选、克隆的研究进程，将为超级杂交稻根系遗传改良提供技术保障，提升超级杂交稻根系分子育种的水平。

根系在水稻的生长发育过程中有着举足轻重的作用，发达的根系是水稻育种目标之一，根系相关基因的鉴定及杂种优势机理的研究对于我国超级稻根系育种实践具有重要意义。本研究以超级稻协优9308、双亲及其衍生群体为材料，结合水稻无土栽培及根系考察方法，在不同染色体上定位到了多个控制根系形态性状的QTL，对位于第7染色体上的多个根系性状QTL进行了进一步的鉴定，并预测了候选基因；利用RNA-Seq技术，对超级稻协优9308及双在分蘖期和抽穗期的根系转录谱进行了分析，结果表明：DGHP在抽穗期主要集中在碳代谢和植物激素信号转导途径，并且参与这两个途径的多数关键基因在F1中上调表达，在水稻根系杂种优势形成中发挥着重要的作用，部分研究结果在《BMC Genomics》、《Euphytica》、《Gene》、《Breeding Science》等杂志上发表。本研究累计发表论文9篇，其中SCI论文6篇，获1项专利授权，培养研究生3名，完成了预期计划目标，并为水稻根系的分子育种及根系杂种优势潜在机制的进一步研究打下了良好的基础。