中国水稻功能基因组研究进展与展望.PDF

2015 年 第 60 卷 第 18 期： 1711 ~ 1722 《中国科学》杂志社 专栏 评 述 SCIENCE CHINA PRESS 第520次学术讨论会 •水稻功能基因组研究的现状与未来 中国水稻功能基因组研究进展与展望 * 肖景华, 吴昌银, 袁猛, 王妮丽, 范优荣, 杨猛, 欧阳亦聃, 阮一骏, 张启发 华中农业大学生命科学技术学院, 作物遗传改良国家重点实验室, 武汉 430070 * 联系人, E-mail: xiaojh@ 2015-04-14 收稿, 2015-05-04 接受, 2015-05-22 网络版发表 国家高技术研究发展计划(2012AA10A300)资助 摘要 功能基因组研究是植物生命科学研究的核心领域之一. 从少数基因的克隆到重要农 关键词 艺性状的功能基因组解析, 我国水稻功能基因组研究实现了跨越式发展, 阐明了水稻育种 功能基因组 中的一些重大生物学问题, 功能基因组的研究为水稻品种改良和育种技术变革奠定了基 全基因组SNP 芯片 础. 着眼未来, 我国科学家提出了继续推进“水稻2020”研究计划, 适时启动水稻4D基因组 4D 基因组 水稻育种 的发展建议. 水稻(Oryza sativa)是最主要的粮食作物, 水稻的 型突变体库、核心种质资源和高密度的基因表达谱芯 安全生产直接关系到农业的可持续发展和社会稳定. 片等功能基因组研究平台, 发掘和克隆了一批控制 同时, 水稻由于其基因组小, 与玉米(Zea mays) 、小麦 重要农艺性状的具有自主知识产权的功能基因, 在 (Triticum aestivum)等主要禾本科作物在基因组上存在 重要农艺性状形成的分子网络解析方面取得突破性 共线性, 其重要农艺性状的功能基因组研究成为植物 进展, 为水稻基因组选择育种奠定了坚实基础. 生物学的前沿和热点. 1998年, 我国作为主要发起和 参与国参加了国际水稻基因组测序计划(International 1 水稻功能基因组研究的技术平台 Rice Genome Sequencing Project, IRGSP). 并于2002 功能基因组研究的技术平台大致包括以下内容: ( ) ( ) 年率先完成了粳稻品种日本晴第4号染色体的精确测 ⅰ 突变体库的构建; ⅱ cDNA大规模测序及基因 定[1] 和超级杂交稻亲本籼稻品种9311 的全基因组草 表达序列标签(expressed sequence tags, EST)库的建 图[2]. 2005年IRGSP宣布日本晴的全基因组精确序列 ( ) ( ) 立; ⅲ 以DNA芯片技术为基础的基因表达谱; ⅳ 完成. 全基因组序列的获得在给研究工作提供极大 ( ) 全长cDNA克隆; ⅴ 生物信息分析平台和相应的数 方便的同时, 也给生命科学研究带来了巨大的挑战. 据库. 突变体库的创建开始于20世纪90年代末期, 国 其中最主要的挑战就是如