雜種優(yōu)勢(shì)育種極大地提高了糧食產(chǎn)量，為解決糧食危機(jī)做出了巨大貢獻(xiàn)。該研究組之前的工作已經(jīng)揭示了水稻產(chǎn)量相關(guān)的雜種優(yōu)勢(shì)遺傳機(jī)制：雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳機(jī)制不是由于雙親基因“雜”產(chǎn)生的超顯性互作效應(yīng)，而是主要基于雙親優(yōu)良基因以顯性和不完全顯性的聚合效應(yīng)。然而，與水稻產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)的優(yōu)良基因所知甚少，之前尚沒(méi)有水稻雜種優(yōu)勢(shì)基因（Heterotic gene）或QTL被克隆，其中一部分原因就是克隆雜種優(yōu)勢(shì)基因非常耗時(shí)耗力。

 

　　韓斌研究組以此為出發(fā)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一套新的數(shù)量性狀基因定位方法—GradedPool-Seq（GPS）。該方法基于F2樣品材料混合池測(cè)序的策略，直接從表型差異大的雙親F2后代中精確定位基因。該方法不僅提高了定位基因的分辨率，而且大幅度降低了成本。通過(guò)該方法，成功在多套雜交稻群體中定位到已知與未知的雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)基因，并且在“廣兩優(yōu)676”雜交稻F2群體中定位到與千粒重相關(guān)的雜種優(yōu)勢(shì)基因GW3p6。進(jìn)一步圖位克隆發(fā)現(xiàn)來(lái)自于雄性不育系（母本）中的GW3p6是OsMADS1的等位基因，并且GW3p6剪切方式的改變?cè)斐闪Ｖ嘏c產(chǎn)量的增加。通過(guò)構(gòu)建近等基因系發(fā)現(xiàn)，GW3p6顯著提高水稻產(chǎn)量、增加粒重和粒長(zhǎng)，但是不影響其他農(nóng)藝性狀。同時(shí)將GW3p6與另一個(gè)分蘗相關(guān)雜種優(yōu)勢(shì)基因PN3q23聚合，進(jìn)一步提高了水稻產(chǎn)量。這些結(jié)果證明在自交系中聚合優(yōu)良的純合型雜種優(yōu)勢(shì)基因，可以不通過(guò)培育雜交稻的方式，同樣實(shí)現(xiàn)雜種優(yōu)勢(shì)類(lèi)似的產(chǎn)量增加。另外GPS方法與該研究也為雜種優(yōu)勢(shì)育種以及品種改良提供了新的高效設(shè)計(jì)育種思路。

 

　　分子植物卓越中心博士生王長(zhǎng)盛和唐詩(shī)燦為該論文的共同第一作者，韓斌與黃學(xué)輝為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院先導(dǎo)B項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接

　　圖：A）GPS定位QTL的流程；B）雜種優(yōu)勢(shì)基因定位及設(shè)計(jì)育種示意圖（彩色圓點(diǎn)代表優(yōu)良基因）