GA黄金甲

由中科院上海性命科学钻研院、北京基因组钻研所、中国水稻钻研所等单元合作的钻研成就《水稻处所种类沉要农艺性状有关基因的全基因组关联分析》，日前在线颁发在《天然—遗传学》（Nature Genetics）杂志上
。

该钻研报路了中国水稻处所种类的全基因组的遗传多态性和单倍体型图谱，并对籼稻种类的14个沉要农艺性状进行了全基因组关联分析，确定了这些农艺性状有关的候选基因位点，对水稻的遗传学钻研和分子育种提供了沉要资源
。

论文已经颁发，便迅快引起了世界同业的关注，很多人称之为作物遗传学钻研中里程碑式的工作
。

《天然—遗传学》副主编Pamela Colosimo介绍，这篇论文从编纂部到同业专家评议都获得了高度评价，是她在该杂志遇到的颁发最为顺利的一篇论文
。中科院副院长李家洋也对钻研团队的成就表白了高度赞赏
。

功不成没的GWAS

全基因组关联钻研（Genome-wide Association Study，简称GWAS）是一种用来寻找基因变异与表型之间关系的遗传学步骤，最近几年在人类医学遗传学领域中发展迅快
。

以常见人类遗传疾病的GWAS为例，钻研者首先要拔取一个较大的人群样本，调查哪些是患者，而后提取他们的DNA进行全基因组领域的基因分型，最终从成千上万个分子象征中找出与该表型有关的基因
。

到目前为止，世界各地的钻研人员已经对数百种疾
。ㄈ缰琢觥⑿难懿　⑻悄虿　⒎逝种ⅰ⑿牧榧膊〉龋┙辛薌WAS分析，确定了大批疾病易感区域和有关基因，发现了一些与疾病有关的基因突变位点
。这些发现对有关疾病的诊断和药物设计都起到了推作为用
。

GWAS固然高效并且远景辽阔，但却少不了前期大量的平台性工作
。以人类GWAS为例，在人类基因组测序实现后，科学家又花了3年多的功夫实现了“国际人类基因组单体型图打算”（HapMap project）
。他们对全球三大人种（黑种人、白种人和黄种人）中的数百个样本进行了基因分型，获得了一份人类基因组中常见变异位点的具体图谱
。 

在此基础上，科学家又从中拔取出覆盖全基因组的代表性的分子象征位点，开发出高通量的基因芯片，对数百万个常见的变异位点进行了批量检测
。在这些工作的基础上，人类的全基因组关联钻研才造成了一条通例的技术路线
。

从人到水稻的逾越

水稻是沉要的粮食作物，也是植物基因组学钻研的模式作物
。中国是水稻种植大国，稻区开阔，南至海南省，北至黑龙江省
。水稻种植在中国也有着长达几千年的栽培汗青
。

如此辽阔的功夫和空间跨度，形成了大量的水稻处所种类
。这些种类适应本地的气象前提，形成了很多怪异的农艺性状
。说明这些处所种类的沉要农艺性状的遗传基础对于提高水稻的产量和抗逆性，改进水稻品质以及保险我国粮食安全都极度沉要
。

对水稻基因的克隆和职能钻研，国际上通常都选取图位克隆的步骤
。但是对于多基因节造的沉要农艺性状，还没有极度有效的钻研伎俩
。

那么能否借鉴在人类遗传学钻研中大获成功的GWAS步骤呢
？国际上很多同业对此暗示质疑，他们以为这种步骤在自交的水稻资料上很难实现
。

但GA黄金甲国度基因钻研中心主任韩斌和他的钻研团队却以为，若是GWAS步骤在水稻中也可能实现，将对高效挖掘水稻处所种类的遗传资源起到很好的领导作用，所以他们还是决定试一试
。

与人类的GWAS类似，水稻的GWAS同样必要搭建一个前期的平台
。

钻研团队遴选了栽培稻两大亚种（粳稻和籼稻）的500余份处所种类，测定了它们的全基因组序列，从而构建出一张高密度的水稻单体型图谱
。

在这张图谱的基础上，钻研者对籼稻的14个农艺性状进行了GWAS分析
。这些性状蕴含水稻株型、产量、籽粒品质和生理特点等分歧的方面
。通过遗传学分析，这些农艺性状有关的候选基因位点得以确定
。这些发现为水稻遗传学钻研和水稻育种提供了沉要的基础数据，并启发了新的钻研蹊径，是水稻遗传学钻研的沉要进展
。

青出于蓝而胜于蓝 

与人类GWAS分歧的是，这份水稻GWAS的平台工作为有关领域的科学家提供了一份永远性的资源，这些具备具体基因型图谱的水稻处所种类可供人们在分歧年份、分歧地址、针对分歧农艺性状进行屡次调查
。将来，人们还可通过有选择性地两两杂交获得必要的后世组合，供水稻遗传学尝试及育种工作使用
。

该钻研还初次成功开发出大样本、低丰度的基因组测序和基因分型步骤
。通俗地说，就是对每个样品只进行低覆盖率的测序，获得部门信息，而后借助这些信息，通过分歧样品、分歧基因组区域间复杂的关系，相互借鉴，最终把迷失的信息沉新找回来
。该步骤大大节俭了科学投入，而最终获得的图谱质量却丝绝不差
。

这种高通量和低成本的步骤加上水稻相对较幼的基因组，使得500多份水稻的测序成本仅相当于人类基因组中一幼我的高倍测序
。以这种方式鉴定基因组变异，构建单倍体图谱用于全基因组关联钻研在世界上还属初次
。

《天然—遗传学》专门同期配发了Richard M Clark的一篇评论文章，称水稻全基因组关联分析的时期终于来临了
。Clark是全球驰名的植物分子遗传学家，在德国马普钻研所工作期间实现了拟南芥单体型图谱的构建，目前在美国犹他州大学参加拟南芥的1001基因组打算
。

在这篇评论中，Clark瞻望路：“将来在水稻以及更多其他的物种中，这种低覆盖率、大样本的高通量测序分析步骤能够实现对遗传变异的高效挖掘，远景极好
。”