通过全基因组关联分析发掘水稻杂种优势相关基因

杂种优势机理和预测方法的研究经历了上百年，由于尚不知道有多少基因以及哪些基因与杂种优势相关，杂种优势机理仍没有得到充分解释，杂种亲本的选配仍存在一定的盲目性和运气成分。中国是最早利用水稻杂种优势的国家，杂交稻的种植面积占水稻播种面积的60%以上，但是籼粳亚种间更强的杂种优势却因某些障碍得不到充分利用。本研究拟，1）利用300份来自全球的多样性丰富的栽培稻微核心种质分别与日本晴及9311杂交，在多个环境下评价其重要农艺性状的杂种优势和籼粳杂种F1的不育性；2）利用高密度SNP芯片检测300个亲本的全基因组基因型；3）利用关联分析检测杂种优势和F1不育性相关的基因/基因组区段，并分析其杂种优势机理；4）探讨杂交种亲本选配的策略及其杂种优势预测模型以及亚种间杂种优势利用的策略。该研究将为杂种优势机理研究提供目标基因/基因组区段以及解释杂种优势机理的证据；同时，为杂交种亲本选配提供一批SNP标记。

该研究对微核心种质与两个共同亲本（日本晴和9311）配制的杂交组合苗期两个性状（分蘖数和苗高）的杂种优势进行了评价，并利用SSR标记开展了关联分析。结果表明，两个性状具有较高的杂种优势潜力；两个性状本身及其杂种优势均具有不同的遗传力，而其共同的关联标记比例仅有12%；约半数与杂种优势相关的基因同时与超中亲和超高亲杂种优势有关，另外半数基因可能分别与超中亲和超高亲杂种优势有关。可见，这两个性状本身及其相关的杂种优势，以及超中亲和超高亲杂种优势在某些基因位点具有相同的遗传机理，而在其它位点具有不同的遗传机理；充分解析这些基因位点的遗传机理，对于指导常规品种和杂交种的选育均具有重要理论意义和潜在的应用价值。