公共水稻基因组资源对育种者来说是有利的

康奈尔大学领导的国际研究团队推出了一套开放获取的基因组资源，这将极大地加速遗传学家和育种者将基因与水稻重要性状联系起来的能力。这个公开的研究平台 - 包括不同水稻品种的种子，基因组多样性数据，分析工具和可视化资源 - 代表了提高育种新水稻品种以养活不断增长的种群的能力的一个重要里程碑，同时也解决了种植作物的挑战在不断变化的气候中。

第一篇论文描述了该平台的推出，该平台将促进水稻的全基因组关联作图，水稻是一种为30亿人提供食物的主要作物。全基因组关联作图查看基因的许多不同版本或变体，以确定它们中的任何一个是否与特定性状相关联，这对于育种者来说是有用的信息。

该平台包括1,568种不同水稻品种的小组; 一个包含700,000个单核苷酸多态性(SNPs)或遗传变异的数据集; 以及一套用于分析和评估特征的工具。该平台是向康奈尔大学综合植物科学学院植物育种和遗传学教授首席研究员Susan McCouch提供700万美元的国家科学基金会拨款的高潮。

“全世界已有数十个团体已经利用这些资源来研究他们喜欢的特性，他们的论文将在我们出版后不久发表，”该论文的主要作者McCouch说。

基因组工具正在帮助其他研究人员描述基因和性状之间的联系，包括疾病和昆虫抗性，光合作用和氮利用效率，淀粉质量，盐，耐热和耐寒性。

“这是一项全球倡议，”McCouch补充道。“我们发布的技术和信息非常具有催化作用，并将影响世界许多地区的育种。”

水稻遗传学带来了不同寻常的挑战，因为水稻具有与国家身份相关的深厚文化根源，并且已经在每个地方都具有某些特征的近交系。有数千种不同的水稻品种，选择用于在不同环境中生长，以及与烹饪偏好相匹配的独特谷物品质。

与通常转化为面粉或糊状物或制成啤酒的玉米和小麦不同，大米作为一种谷物食用，不同国家的人们对粒度，质地，颜色和气味有很强的偏好，因此其市场特征必须是保持。这是一个挑战，因为涉及许多基因，改变一个特性也可以改变其他基因。

“随着气候变化，我们需要新的适应性特征，但我们必须保持质量特性的多样性，”McCouch说。“这项工作旨在帮助我们挖掘大米中可用的丰富自然变异，加速植物繁殖，并创造适应新气候条件的水稻品种。”

该小组的第二篇论文利用了第一篇论文中报道的基因组资源，研究了穗结构，即支撑着发育中的稻谷群的分枝茎。该研究由McCouch实验室的前研究生Samuel Crowell领导，研究发现水稻穗结构有广泛的变异，但表明产量最高的品种有中等大小的穗。

“如果你试图使穗更长，并认为，你将获得更多的产量，植物通常通过减少分枝或填充更少的种子来补偿，”McCouch说。

这项工作表明，在某些情况下，这是由于几个基因的作用，它们沿着染色体紧密相连，从未被分开。利用这些论文中描述的资源，育种者现在有机会选择性地重组这些连锁的基因阵列，为优化穗结构，产量和谷物质量之间的关系提供令人兴奋的新可能性。