优良地方水稻品种中优异基因的系谱追踪

Rice landraces contain plenty of good natural variation. Digging advantageous genes from germplasm resources can supply new genes for breeding practice. Since 1950s, landraces, Nantehao、Shenglixian、Aizizhan, have been widely used in rice breeding and produced a lot of improved varieties, forming complete pedigree map. According to the pedigree relationship, we can estimate the inherited proportions from the original parents in each offspring. For example, under the condition of random, in the hybrid populations for seven generations after hybridization, the inherited proportion is a very small probability event. If the offspring is produced after seven or more generations, it must be the results of artificial selection. Therefore, we are going to choose the three landraces and some excellent offsprings as research materials, re-sequence them, and trace the inherited gene blocks related to yield、resistance and quality. This work will find the key genes from original parents which are used in different period, predict how many genes in commercial varieties are inherited from the original parents and reveal the function of inherited genes. All these results will lay the foundation for molecular breeding.

水稻地方种质资源中蕴藏着丰富的优良自然变异。从种质资源中发掘有利基因资源改良品种，是作物育种长期追求的重要目标。上个世纪50年代以来，优良地方品种南特号、胜利籼和矮仔占被广泛用于水稻育种，育成了数百个子代优良品种，形成了完整的系谱图。根据系谱关系，可用经典遗传学估算每个子代继承三个原始亲本的遗传份额。比如，在随机条件下经历7代杂交育种，其遗传份额就是一个小概率事件。7代或更多代以后，若能观察到从原始亲本继承的染色体区段及基因，应该是人工选择的结果。为此，本项目以这三个地方品种及其部分优良子代为材料，进行全基因组测序，追踪分析每个子代中继承原始亲本的遗传成分（染色体区段），定位与产量、抗性、品质等农艺性状有关的基因。从而了解原始亲本中哪些优良基因被不同历史时期所利用；目前生产上推广应用的品种，有多少基因是从这三个原始亲本继承的；并初步了解这些继承基因的主要功能，为它们的分子育种应用奠定基础。

因地方品种南特号、胜利籼和矮仔占的优良品质，它们被广泛应用于水稻育种，由此衍生出一系列优良品种，形成了完整的系谱链。根据系谱关系，可用经典遗传学计算每个子代继承原始亲本的遗传份额，从而提供了一个极小概率的理论预期。只要获得相应的遗传份额的观测值，就可检验这些遗传到子代的区段和基因是否与其表型相关。本项目通过重测序南特号、胜利籼和矮仔占及其优良子代，运用系谱追踪的独特优势，提高基因组序列分析的精度，从而追踪子代从亲本中继承的与产量、抗性、品质等农艺性状相关的染色体区段及相关基因。根据评估的可靠品种的SNP集合，我们构建了黄华占系谱群体的系统进化树发现，黄华占系谱的不同育成阶段呈现出明显的群体结构成分改变的现象；在南特号到特青2号的育成阶段的品种，与特青2号之后育成的品种属于不同的亚群，这与中国育成的籼稻品种的总体结构演变相一致。通过两种方法我们共鉴定出1857个在系谱中继承且在群体中受选择的基因位点，它们对于现代籼稻的育种有重要的价值，也为后续的改良提供了靶标。