黄学辉团队在《科学》刊文：研究1.8万份水稻“混血儿”，探索遗传构架

上海师大生命科学学院黄学辉教授团队在《科学》发表论文《“混血杂交”群体的基因组研究揭示水稻性状的遗传构架》 本文图片均为 上海师范大学 供图

用一万八千份水稻“混血儿”，上海师范大学科研团队研究得出了水稻微观基因和宏观性状之间的联系，为水稻高产、优质、多抗提供了宝贵的基因资源和材料资源，相关研究论文在《科学》杂志发表。

7月5日，澎湃新闻记者从上海师范大学获悉，上海师大生命科学学院黄学辉教授团队在《科学》发表论文《“混血杂交”群体的基因组研究揭示水稻性状的遗传构架》（Genomic investigation of 18,421 lines reveals the genetic architecture of rice）, 该研究创制了大规模的水稻“混血杂交”群体，开创了一系列遗传学大数据分析新方法，大幅提升了农艺性状遗传解析的效率，为水稻新品种的设计培育提供了基因信息和理论支持。上海师大介绍，该论文在国际上首次揭示了水稻重要基因的网络，有望为提高水稻的产量和品质提供基因网络信息。

主要完成人，左起雍开成、魏鑫、黄学辉、刘杰、张绮、陈蒙娇

“我们团队把来自全球各地的水稻与我国的主栽水稻品种进行杂交‘混血’，创制了一万八千份水稻‘混血儿’，这些‘混血儿’在表型上千差万别，从这些表型出发，我们搞清楚了微观的基因和宏观的性状之间的联系，通过研究材料和研究方法的革新，为水稻高产、优质、多抗提供了宝贵的基因资源和材料资源。”黄学辉介绍。

补秧

课题组介绍，各类复杂农艺性状由哪些基因决定、如何高效解析、基因之间有何联系，一直以来都是水稻等作物遗传研究的基本问题，也是实现水稻智能化育种的重要理论基础。2017年初，上海师大生命科学学院组建植物数量遗传学科研团队，聚焦国家重大战略目标，锚定了该项研究课题。

在八年的研究过程中，团队攻克了一个又一个难题，构建了缜密而巧妙的研究思路，提前设计研究过程每个阶段的详细“图纸”。历经漫长而艰辛的群体构建之路，团队创制了研究所需的大规模实验材料，进行了基因组和表型组的测定。后续，团队摸索出精细且具有创新性的分析方法，挖掘隐藏在大数据之下的重要基因和遗传学规律，才最终取得突破性研究成果。

16个亲本的基因组多样性

事实上，水稻研究，坐在办公室是得不出结果的，这是科研人员们持续八年的田间奋斗所得。

水稻材料多，田间实操还易出错。在每年两次的播种、插秧季，魏鑫教授带领华桦、张绮、雍开成等团队师生勤勤恳恳地泡在水田里，高温天下田插秧、台风暴雨天抢收种子，都是司空见惯的事儿。群体不同材料之间的生育期差异大，收获时间要持续两个月之久。每年10月，在奉贤刚收完几万份植株的种子，团队师生马不停蹄地整理种子，赶在11月初运往海南崖州播种；来年3月底，再赴崖州收种、运回上海，继续奋战、整理种子，努力赶上5月中旬在奉贤的新一轮播种。

调查

持续多年的水稻群体构建终于完成，紧接着的便是持续两年多的大规模性状调查、大数据分析和实验验证。由于材料众多，时间紧任务重，负责性状调查的师生大部分时间都吃住在田间地头。调查高峰期需要百余人同时操作，找不到足够多的田间熟练工，课题组师生全员上岗，每天天不亮就下田、天黑才收工，风雨无阻地在田间劳作。

提取DNA

针对各类水稻育种性状，该研究鉴定到了1207个基因位点，每个性状平均可以检测出27.5个基因位点，并在此基础上系统解析了水稻基因的遗传互作网络。较以往工作，这项研究大幅提升了遗传定位的功效和分辨率，也大大加深了对水稻育种性状形成的了解。

值得一提的是，这项研究涉及农学、生物学、信息学、统计学等多个学科。多学科的交叉融合为研究的顺利推进注入了重要的创新力量，更推动了优质创新资源的跨学科聚拢功效。

群体偏分离

而植物数量遗传学团队中既有作物遗传育种和分子生物学方向的研究者，还有精通生物信息学和统计学的研究者，团队教师平均年龄35岁，他们在充分理解其他领域研究方法、技术和思路的基础上，彼此间高效交流、互动、分工，形成一股合力，不仅联合培养了各有所长的研究生队伍，更构建了一条高效完整的研究链条。

该项研究获得国家重点研究计划青年科学家专项、国家杰青项目、国家优青项目及上海市植物分子科学重点实验室、上海市植物种质资源工程技术研究中心、上海市植物种质资源开发协同创新中心的资助。