人工选择在水稻驯化过程中的作用和机制

Rice is one of most important crops that have been domesticated as early as ten-thsousand years ago. With evident wild ancestor, high level of genetic diversity within species as well as aboundant genome resources, rice is a excellent model system for studies on domestication and artificial selection. In this study, we take full use of the advantages of fast, high througthput and low cost of Next Generation Sequencing technology to obtain resequencing and transcriptom data from a large collections of rice cultivars and wild rice. On these basis, we (1) study the genetic diversity and population genetic structure of rice and its wild ancestors and then elucidate the origin of rice; (2) detect the patterns of genome variation and the role of artificial selection on rice domestication; (3) obtain with various methods the domestication genes in rice and investigate the genetic mechnisms of rice dometication genes. These studies not only help understand the rice domestication and genome variation patterns and thus facilitate the molecular breeding in rice, but also provide further insights into the domestication process and mechnisms, and the role artificial selection in cultivated plants.

水稻是最重要的作物、也是起源最古老的栽培植物之一。水稻野生祖先种明确、种内遗传分化显著，加上具有丰富的基因组资源，是开展驯化过程和机制研究难得的模式系统。本研究将在前期研究基础上，选取水稻及其野生祖先种具有充分代表性的样品材料，充分利用第二代测序技术快速、高通量、低成本等特点，进行高覆盖重测序和多组织转录组测序分析，在全基因组水平上开展下列研究：1）阐明水稻及其野生祖先种的种内分化进而确立水稻的起源方式；2）揭示水稻驯化过程中基因组变异式样和人工选择的作用；3）解析水稻驯化基因的功能及其遗传基础。上述研究不仅有助于认识水稻驯化过程以及水稻驯化基因变异的遗传基础，从而为水稻遗传改良提供指导；同时为阐明栽培植物的驯化机制以及人工选择的作用和意义提供有益资料。

水稻是最重要的作物、也是起源最古老的栽培植物之一。水稻的野生祖先种明确、种内遗传分化显著，加上具有丰富的基因组资源，是开展驯化过程和机制研究难得的模式系统。本研究在前期工作基础上，选取水稻及其野生祖先种具有充分代表性的样品材料，充分利用第二代测序技术快速、高通量、低成本等特点，进行重测序和转录组测序分析，结合群体基因组学和生物信息学方法，在全基因组水平上开展了水稻驯化过程中人工选择作用的研究，在以下几个方面取得了明显的进展：（1）确定了水稻的种内遗传结构，重新界定了全球水稻品种群的分类体系，并对中国的水稻遗传资源进行了评估；（2）对水稻祖先野生种的群体遗传结构及其历史动态进行了研究，揭示了其物种分化的基本式样；（3）在全基因组水平上探讨了栽培稻品种群以及野生种之间在表达上分化及其适应意义，发现在水稻驯化改良以及物种分化过程中，因人工选择和自然选择的作用，表达调控模式均发生了显著的变化；（4）对粳稻和籼稻基因家族的比较研究表明，在水稻驯化和改良的过程中基因家族在两个亚种间出现了明显的分化，说明人工选择对基因家族的变异具有重要影响。上述结果不仅有助于我们阐明水稻的起源和基因组变异，同时为我们进一步探讨栽培植物的驯化过程和机制以及人工选择的作用提供了有益的资料。迄今在SCI收录刊物上发表论文9篇，包括多篇论文发表在PNAS, Mol Biol Evol和Mol Ecol等该领域权威刊物上。培养了6位博士和1位硕士。项目执行期间，课题组成员组织了二次大型学术会议，与国际同行开展了广泛的学术交流，海外专家来访和课题组成员出访10人次，课题组成员8人次应邀在国内外重要学术会议上作报告。