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改良植物品种的方法与流程

花匠小妙招
2024-11-22 03:21

本文涉及植物育种方法。具体而言，本文涉及利用分子标记修复亲本基因组缺陷来改良植物品种的方法，以及通过所述方法获得的改良的植物品种。1.植物分子育种的研究植物育种是一个选拔具有优良性状的特定植株的过程。这种选拔涉及对育种群体的诸多性状，如农艺性状、抗虫、抗病、耐逆及品质性状等进行评价，其最终目标是将不同品种中各自具有的优良性状集中到一个品种中。建立在有性杂交基础上的传统育种方法通过遗传重组和表型选择进行品种培育，然而对于复杂性状的选择效率低，并且易受环境影响、周期长。自孟德尔和摩尔根提出基因学说以后，育种家们就希望能变表型选择为基因型选择。1.1dna标记自bernatzky和tanksley(bernatzkyandtanksley，1986)构建作物的第一张rflp(restrictionfragmentlengthpolymorphism)标记图谱以来，dna标记的研究取得了极大的发展。随后出现了rapd(randomamplifiedpolymorphismicdna)(williamsetal.，1990)、ssr(simplesequencerepeats)(akkayaetal.，1992)、aflp(amplifiedfragmentlengthpolymorphism)(vosetal.，1995)等基于pcr的dna标记技术。rflp和ssr标记分别是第一代和第二代分子标记的代表，广泛用于辅助对目标性状的选择(jiangetal.，2012a；wangetal.，2016)，尤其是ssr标记具有重现性好、共显性遗传、操作简便、价格低以及多态性高等诸多优点。缺点在于鉴定亲本间多态标记效率低，标记的检测需要电泳，耗时费力，而且在一些基因组区域内缺少可开发的标记。来源于单碱基变异的snp标记是一类数量最大、丰度最高且均匀分布于全基因组的第三代dna标记，几乎任何基因和位点均可用snp标记进行追踪，且标记的检测无需电泳，具有通量高、快速等诸多优点，目前已为越来越多的实验室采用。1.2分子标记在育种上的应用育种家通常利用优良的自然变异或人工创制的遗传变异选育出更加符合人类需求的作物新品种，这种基于作物表现型的选择称为表型选择。然而植物的表型不仅依赖于其基因型，通常还受到环境或者基因型与环境互作的影响，因此，表型并不能很好的反应基因型。有些性状表型难以评价(如根部性状)、费时费力(如生理生化性状)，对抗病和抗虫的评价需要特定的条件进行测试。对于种植在人工气候箱或温室材料的产量性状无法进行评价。而且对于籽粒性状等需要待植株成熟以后才可看到表型，错过了在当代就选拔理想个体进行杂交。而根据分子标记进行选择具有广泛的优势，第一，可替代耗时费力的表型评价，尤其对于需要在特定生长时期、特定环境、特定地点和季节才能评价的性状评价；第二，可加快轮回亲本的背景回复率，缩短育种年限；第三，可在早代或者作物的苗期进行选择从而缩小群体减轻后期的工作负担。因此利用基因型对目标性状进行选择为育种家带来了福音。1.3前景选择利用与目标有利等位基因/qtl连锁的分子标记对目标性状进行间接的选择被称为分子标记辅助选择(marker-assistedselection，mas)。这一概念首先由tanksley于1983年提出，hospital和charcosset(1997)将之称为前景选择(foregroundselection)。当目标性状难以评价时(例如抗病、抗虫的评价需要特定的环境和条件并且需要大量人力物力)，或者需要同时导入多个有利性状时，前景选择较表型选择更具优势。前景选择的效率与连锁标记和目标基因/qtl的遗传距离有关，遗传距离越小，选择的准确率越高。当只用目标基因一侧的连锁标记去选择时常常会由于标记和基因间的重组而导致选择错误。同时选用两侧的连锁标记则可大大提高选择的准确性。而基于目标基因内部不同等位基因序列差异开发的基因标记或功能标记(andersenandlubberstedt，2003)对目标基因进行选择则更直观准确，因为功能标记与目标基因共分离，避免了标记与基因间的重组而产生的选择错误。此外功能标记来源于目的基因内部直接引起表型差异的多态性序列，因此可在不同遗传背景上确定是否含有目标等位基因。运用功能标记对目的基因进行选择的前提是该基因已克隆且已确定基因的功能和基因内部导致表型差异的多态序列。2.水稻育种的研究水稻是最重要的粮食作物之一，全球约有一半以上的人口以水稻为主食。人口的持续增长、耕地面积持续下降使得全球粮食供需局势日趋紧张。在过去的半个多世纪里，以半矮杆基因sdl的应用为标志的绿色革命(sasakietal.，2002；spielmeyeretal.，2002)以及杂交水稻在东南亚的推广，极大地提高了粮食产量。然而，有研究表明全球约24～39％的粮食种植区的玉米、水稻、小麦及大豆产量没有明显提高(rayetal.，2012)。从1961年到2008年，全球三大水稻生产国，印度、中国和印度尼西亚分别有37％、78％和81％的水稻种植区的单产没有明显增加(rayetal.，2012)。2.1水稻产量性状虽然复杂，但是最近进展很快水稻的产量性状是一个复杂的数量性状，单株产量主要由单株有效穗数、穗粒数以及粒重三部分组成(sakamotoandmatsuoka，2008；xingandzhang，2010)。单株有效穗数取决于水稻植株产生分蘖的能力，包括一级分蘖、二级分蘖和三级分蘖。穗粒数由小穗数和结实率组成，小穗数进一步由一次枝梗数和二次枝梗数决定(xingandzhang，2010)。粒重主要受籽粒大小影响，籽粒大小由粒长、粒宽、粒厚及充实度决定。产量性状组成因子彼此相互制约，互相影响，且都是受多个基因控制的典型数量性状。遗传组成的多样性造就了产量组成性状的巨大差异，最终导致水稻产量的差异。水稻产量性状数量性状位点(quantitativetraitlocus，qtl)的研究为水稻高产育种提供了良好的理论基础。2.2控制水稻产量性状的qtlsqtl定位是解析产量性状遗传基础的有效策略。尽管到目前已经报道了成千上万的qtls(http：//www.gramene.org/qtl)，但由于qtl是统计学概念，其真实性需进一步的实验验证。qtl验证常用到以下三种方法：第一种，构建基于qtl的近等基因系(nearlyisogeniclines，nils)，用于消除遗传背景的干扰，从而将目标位点分解为单个孟德尔遗传因子。目前大多数qtls验证和克隆均采用该方法(cheetal.，2015；wangetal.，2015a；zuoandli，2014)，不足之处在于为了单个qtl的克隆需花费大量的时间和劳力。第二种，构建一套连续的染色体片段代换系，每个代换系都是在轮回亲本的遗传背景上导入一个来自供体的染色体小片段，这些导入的小片段连起来可以覆盖整个供体基因组，相当于在轮回亲本的遗传背景上构建来自供体亲本的染色体片段文库。导入系和轮回亲本之间性状的差异可认为是导入的供体的染色体片段所致，而且用这样的遗传材料还可检测到在f2、bc1f1、dh、ril等初级作图群体中无法检测到的效应较小的qtls。第三种，tanksley和nelson(1996)提出的高代回交qtl分析法(advancedbackcrossqtlanalysis，ab-qtl)为qtls克隆提供了良好的材料而且可以扩大基因资源，利用种间更加丰富的遗传多样性对目标性状进行改良(fraryetal.，2000；lietal.，2005)。目前克隆的基因/qtl，特别是采用图位克隆的方法克隆的基因/qtl较少，而能用于育种上的基因/qtl则更少。这里我们主要综述一些在实际生产上具有重要应用价值的基因/qtl。2.3穗粒数水稻穗由穗轴、一级枝梗、二级枝梗和小穗组成。穗分化在形态上主要表现为枝梗和颖花的形成。穗粒数主要由穗长、分枝数和着粒密度决定。gnla(grainnumberla)是克隆的第一个控制穗粒数的主效qtl，来自品种habataki的等位基因增加了每穗粒数。利用包含gnla的一个nil产生的13000个f2单株，将gnla精细定位于6.3-kb的区间，该区域只有一个开放阅读框(openreadingframe，orf)，编码一种细胞分裂素氧化酶/脱氢酶高度同源的osckx2基因。序列分析表明，与koshihikari相比，habataki中osckx2基因在5’-utr和第1个外显子上分别缺失16个和6个碱基，而且第1和第4个外显子发生了3个碱基的置换，导致氨基酸的变化，这些dna序列的变异导致osckx2的表达量降低，从而使得细胞分裂素在侧生分生组织的积累，进而增加颖花的数目，穗粒数变多，最终提高水稻的单株产量(ashikarietal.，2005)。wang等(2015)通过对175份栽培稻及21份野生稻的gnla的启动子区、5’-utr及编码区的序列进行比较发现，根据编码的氨基酸的序列差异，gnla在栽培稻中具有14种等位变异，分别命名为ap1-ap14，其中ap3、ap8和ap9这三种等位变异在栽培稻中出现的频率最高，而ap8和ap9这两种等位变异主要存在于籼稻中，粳稻中很少见。而在野生稻中，gnla还具有其他9种等位变异，分别命名为ap15-ap23(wangetal.，2015)。这些不同的等位变异为水稻穗粒数的改良提供了丰富的基因资源。ghd7(grainnumber，plantheightandheadingdate7)是一个同时控制每穗粒数、株高和抽穗期的多效qtl。利用珍籼97和明恢63构建的f2：3和ril群体，将ghd7定位于水稻第7染色体上，然后利用包含ghd7的nil将其精细定位于79-kb的区间(xueetal.，2008)。来自供体亲本明恢63的ghd7的cdna全长1013-bp，编码一个由257氨基酸组成、包含cct(co，co-likeandtimingofcab1)结构域的核蛋白，与拟南芥co蛋白的cct域有很大的相似性，但又有明显的不同。ghd7的表达和功能受光周期调控，在长日照条件下，ghd7的增强表达能够大大延迟抽穗期，显著增加株高和每穗粒数，而功能减弱的自然突变体能够种植到温带甚至纬度更高的地区。因此，ghd7在增加全球水稻产量潜力和适应性方面有非常重要的作用。除了调控水稻开花期进而影响水稻的株高和产量外，weng等(2014)发现ghd7除了调控开花期外还参与了水稻激素代谢、生物胁迫和非生物胁迫等调控过程。例如，干旱、脱落酸(abscisicacid，aba)、茉莉酸(jasmonicacid，ja)和高温均可抑制ghd7的表达，而低温则促进ghd7的表达。过表达ghd7可增加水稻对干旱的敏感性，而敲低ghd7则可增强水稻抗干旱胁迫的能力(wengetal.，2014)。ghd8/dth8是一个同时调控水稻产量、株高和抽穗期的多效qtl，在长日照条件下能够下调ehdl和hd3a的转录从而延迟水稻开花，但在短日照条件下促进水稻开花。ghd8/dth8能够上调控制水稻分蘖和侧枝发生的基因mocl的表达，从而增加水稻的分蘖数、一级枝梗和二级枝梗数(weieta1.，2010；yanetal.，2011)。depl是一个控制水稻产量性状的主效qtl，编码一个与磷脂酰乙醇胺结合蛋白有类似功能域的蛋白。该位点上的显性等位基因是一个功能获得性突变，dep1突变后能促进细胞分裂，降低穗颈节长度并使稻穗变密、枝梗数增加、每穗籽粒数增多，从而促进水稻增产(huangetal.，2009)。此外，dep1基因还可调控水稻对氮的利用效率(sunetal.，2014)。分析发现，目前突变型的dep1基因广泛存在于我国东北和长江中下游地区大面积种植的直立和半直立穗型的高产水稻品种，表明dep1基因已在我国水稻增产中发挥了关键作用。研究还发现dep1基因不仅能够促进水稻的增产，而且在其他农作物如大麦和小麦的增产上也发挥作用，表明该基因在农作物高产分子育种上的重要应用价值(huangeta1.，2009)。nog1位于第1染色体长臂，编码脂肪酸β-氧化途径中烯酰辅酶a水合酶。其启动子区域的一个12-bp转录因子结合位点发生了拷贝数变异，在野生稻和低产水稻品种中只存在一个12-bp的功能序列，而在高产品种中则有两个紧密连接的12-bp序列。12-bp的插入能够增加基因的表达水平，降低植物体内脂肪酸和茉莉酸的水平，增加穗粒数，提高产量，并且不影响株高、抽穗期、穗数、粒重等性状(huoetal.，2017)。另外，bai等(2017)研究发现osbzr1通过结合水稻穗型发育基因fzp起始密码子上游的2个拷贝的18-bp的沉默子序列抑制fzp的表达量，进而增加每穗粒数，但同时也导致千粒重下降(baietal.，2017)。这些基因的克隆不仅为培育高产水稻品种提供了一个重要基因，同时也为揭示水稻产量性状调控的分子机制提供了新线索。2.4粒重水稻粒型一直是育种改良的重要目标性状，这主要是由于籽粒大小决定籽粒重量进而影响水稻产量，此外还与大米的外观品质和食用品质密切相关。粒重是由粒长、粒宽和粒厚/籽粒充实度3个因素决定的复杂数量性状。gs3是克隆的第一个控制水稻籽粒大小的qtl，定位于第3染色体近着丝粒区的控制水稻粒重和粒长的主效qtl，同时对水稻的粒宽和籽粒充实度也有影响。以大粒的明恢63作为轮回亲本与小粒的川7进行连续的回交构建了含有gs3的nil，对一个包含gs3且目标区段是杂合的bc3f1个体自交产生的201个随机个体进行遗传分析发现gs3可解释83.4％的粒重变异和95.6％的粒长变异(fanetal.，2006)。利用包含gs3的一个nil产生的5740个bc3f2单株，将gs3精细定位于7.9-kb的区间，cdna全长为956-bp，包含5个外显子，编码一个由232个氨基酸组成的跨膜蛋白，该蛋白产物包含以下4个结构域：n端的类pebp结构域、一个跨膜区、肿瘤坏死因子受体/神经生长因子受体(tumornecrosisfactorreceptor/nervegrowthfactorreceptor，tnfr/ngfr)家族中富含半胱氨酸的同源区域和c端的c型血管性血友病因子(vonwillebrandfactortypec，vwfc模块)。序列分析表明，与小粒品种相比，大粒品种gs3第2个外显子中编码的第55位半胱氨酸的密码子tgc突变成终止密码子tga，造成蛋白翻译提前终止，从而缺失178个氨基酸，进而使得类pebp结构域残缺并缺少其他3个功能域。这表明gs3编码的蛋白对粒重起负调控作用(faneta1.，2006)。osr(organsizeregulation)结构域以前称为pebp结构域，但在最近的数据库软件分析中发现gs3并不属于pebp蛋白家族，通过比对发现推测的gs3的pebp结构域大约只有三分之一长度的pebp，仅有20.3％～28.4％相似性(maoetal.，2010)。同时，mao等人对gs3的4个结构域的功能和水稻籽粒大小的关系进行分析发现这些结构域在调节籽粒大小中发挥不同的功能：osr结构域作为一个负调节子发挥作用是充分必要的，野生型等位基因对应形成中等长度的籽粒，而osr结构功能的丢失会导致形成长的籽粒；c端tnfr/ngfr和vwfc结构域显示出对osr功能的抑制作用，这两个功能域失活突变会产生非常短的籽粒(maoetal.，2010)。这些机制的阐明对设计出满足不同消费者群体需求的水稻品种具有重要的应用价值。gw2为较早报道的控制水稻粒宽、粒重的qtl，编码一个环型e3泛素连接酶，定位于细胞质中，在水稻不同组织中组成型表达。该环型e3泛素连接酶通过将其底物锚定到蛋白酶体进行降解，从而负调节细胞的分裂。gw2的一个等位基因由于第4个外显子上的一个碱基的缺失导致转录提前终止，编码一个缩短了310个氨基酸的产物。研究推测gw2的功能缺失后不能将泛素转移到靶蛋白上，因而使得本应降解的底物不能被特异识别，进而激活颖花外壳细胞的分裂，从而增加颖花外壳的宽度，另一方面，间接地，灌浆速率也得到了提高，胚乳的大小随之也得到了增加，最终籽粒的宽度、粒重以及单株产量都得到了增加(songetal.，2007)。gw5/qsw5是控制水稻粒宽、粒重且效应较强的qtl，在水稻资源中普遍存在，受环境影响较小且对粒型性状贡献率较高，对培育优质高产水稻品种具有重要的应用价值。早在2008年，万建民研究组与日本yano研究团队分别将gw5/qsw5位点成功定位于5号染色体短臂上的同一区间内。研究发现，与细长籽粒的品种相比，宽粒品种有一段1212-bp的缺失，该缺失与粒宽性状关联，并验证该缺失在水稻人工驯化和育种改良过程中被高强度地选择以增加水稻产量(shomuraetal.，2008；wengetal.，2008)。然而，两个研究团队预测的gws/qsw5候选基因却不相同，且均未报道对所预测基因的功能验证结果。因此，对于gw5/qsw5位点的功能基因需要进一步明确。最新的研究明确了位于该1212-bp缺失区域下游约5-kb有一个编码钙调蛋白的基因，能够显著影响水稻粒宽，是gw5/qsw5位点的候选基因，仍命名为gw5(liuetal.，2017)。该基因主要在水稻籽粒发育时期的颖壳中表达。存在于宽粒品种的1212-bp缺失主要通过影响gw5的表达量进而调控籽粒宽度。进一步研究发现，gw5蛋白定位在细胞质膜上，并可与油菜素内酯(brassinosteroids，br)信号途径中的一个关键激酶，糖原合酶激酶2(glycogensynthasekinase2，gsk2)直接互作，抑制gsk2磷酸化下游两个转录因子osbzr1(oryzasativabrassinazoleresistant1)和dlt(dwarfandlow-tillering)，使得非磷酸化状态的osbzr1与dlt积累并进入细胞核中，调控br下游响应基因表达，进而调控水稻粒宽和粒重等生长发育过程。研究人员还发现，通过crispr技术将gw5基因敲除，可以增加其它不含1212-bp缺失的水稻品种籽粒的粒宽和粒重，达到增产的效果(liuetal.，2017)。上述研究结果揭示了水稻中br信号途径和籽粒发育调控的一种新机制，并为其它禾谷类作物的增产提供了新的思路。上述已经克隆的控制籽粒大小的基因gs3、gw2、qsw5/gw5均与粒型呈负相关，即基因表达水平升高种子籽粒大小反而下降。gs5是克隆的位于5号染色体短臂的一个正调控籽粒大小的qtl，编码一个丝氨酸羧肽酶，同时控制控制水稻粒宽、充实度和千粒重(lietal.，2011b)。较高的gs5表达水平可能参与促进细胞周期循环，加快细胞循环进程，从而促进水稻颖壳细胞的横向分裂，进而增大颖壳的宽度，继而加快谷粒的充实度和胚乳的生长速度，最终增大种子的大小以及增加谷粒的重量和单株产量。gs5启动子区域的两个关键的snps(singlenucleotidepolymorphisms)造成水稻幼穗中gs5的差异表达，这决定了籽粒大小的差异。对来自亚洲不同地区的51份水稻品系进行gs5启动子比较测序，发现gs5在自然界主要有3种不同的单倍型，分别是gs5大粒单倍型、gs5中粒单倍型和gs5小粒单倍型，正好对应不同品系宽、中等宽和窄粒形这3种不同的粒宽性状。其中，gs5小粒单倍型是野生型，而gs5大粒单倍型是水稻驯化和育种过程中功能获得性突变型。因此，gs5在水稻人工驯化和育种过程中起到了重要作用，并对水稻种子大小的遗传多样性贡献很大(lietal.，2011b)。籽粒厚度主要受灌浆时的籽粒填充度影响，到目前为止只鉴定到少数几个相关的基因。gif1是克隆的第一个籽粒充实度的基因，位于4号染色体，编码一种细胞壁转化酶，调控水稻籽粒发育中蔗糖运输卸载和灌浆。人工选择使得现代栽培稻的gif1与野生稻相比具有严格的组织表达特异性，有利于籽粒灌浆从而提高单株产量，而野生稻的基因表达部位不具特异性，不利于籽粒灌浆。在栽培稻中过表达gif1基因能够显著提高籽粒灌浆程度和千粒重。这也首次证明一个驯化的作物基因通过适当的基因表达调控，可以改良作物的农艺性状，为水稻高产分子设计育种提供了一种新的选择(wangeta1.，2008)。flo2通过影响胚乳中储藏性物质的积累，在调控水稻籽粒大小和淀粉品质中发挥关键作用，过表达flo2可以显著增大稻谷籽粒的大小(sheetal.，2010)。颖果发育过程中，gif2在水稻籽粒灌浆和淀粉合成中发挥重要的调控作用，它在现代水稻驯化过程的选择中被保存下来(weietal.，2017)。此外，研究表明gw2也可以加快籽粒的灌浆速度从而增加籽粒重量和单株产量(songetal.，2007)。因此，gif1、flo2、gif2是籽粒填充度的正调控因子，而gw2是负调控因子。除了上述已克隆的控制产量性状的基因/qtls外，近几年还克隆了诸如gl3.1(qietal.，2012)、osspl16/gw8(wangetal.，2012)、tgw6(ishimaruetal.，2013)、gw7/gl7(wangetal.，2015a；wangetal.，2015b)、gl2/osgrf4/gs2(cheetal.，2015；duanetal.，2015；huetal.，2015)等一些重要qtls，这些基因及其等位变异为水稻高产分子模块设计育种提供了有利的基因资源。对水稻产量性状和品质性状调控机理的系统解析为水稻高产优质分子设计育种提供了理论支撑。通过对理想株型ipa1的系统解析以及对影响水稻蒸煮品质的淀粉合成相关基因的遗传调控网络的分析研究，zeng等人以高产、抗病虫的水稻品种特青作为受体，以具有良好外观和蒸煮食味品质的水稻品种日本晴和93-11作为供体，对涉及水稻产量、稻米外观品质、蒸煮食味品质和生态适应性的28个目标基因进行优化组合，将目标基因的优异等位基因同时聚合至受体特青中，设计出高产质优的水稻新品种(zengetal.，2017)。该研究为作物从传统依赖经验，根据表型性状进行选择的育种方式转为定向、高效、精准的分子设计育种提供了新思路。3.现有技术中存在的问题尽管育种技术研究进展很快，但是现在在生产上使用的大部分的农作物品种，特别是水稻品种都是用古老杂交选拔育种技术选拔出来的。育种家仍然是很辛苦的，没有任何科学技术的支撑，靠常年的育种经验，在炎热的田间一个一个个体选拔出来，培育而成的。因为在田间选拔需要常年的经验，因此，育种家一般是年纪比较大的，这更显得育种的艰难。为了培育一个优良的水稻品种，育种家需要花费十几二十年，甚至一生，才能培育出一个品种。其次是育种效率低，育种时间长，培育出来的新品种质量也低。育种家在田里选到穗子很大的植株，但是他不知道这一株是不是抗病的或者是感病的。即使育种家在田里选到了一株穗子大的，也抗稻瘟病，但是他既不知道这一株的米质是不是好吃，也不知道这一株的大穗和抗稻瘟病是不是遗传的。因此，育种家既需要选很多候补个体，也需要对这些个体的后代进行验证，这样既需要很多的工作量来鉴定这些个体，亚需要很多时间来验证它们的目标性状是不是遗传的。这些后代的鉴定工作，工作量又大，时间又长，更重要的是，花了十年以上的时间，如果当初选的候补个体数不足，或者选错，漏掉了重要的基因或性状，最后选出来的个体，培育出来的品种将是质量很低，甚至不如原来的亲本。第三个问题是，“一个品种是由一个育种家选育出来的”，就行一幅画是由一个画家画出来的一样，这在技术层面上是一个很大的问题，可以说这不叫育种技术，是叫技能或者叫艺术。就是说在育种过程中，最重要的环节(选拔)上都是有育种家一个人完成的。选拔候补个体也行，最后综合性状好不好，能不能成为好品种，都由育种家根据自己的经验来判断。按照现在的育种技术是很难对育种过程进行分工，都需要一个育种家进行把关。第四个问题是每年都有上千的新品种登录到新品种保护办公室网站，但是，没有信息或数据说明这些品种究竟改良的什么性状，改良了什么基因，因此比原来的品种好在什么地方，而是处在一个鱼龙混杂的状态，给农民或生产者带来困惑，他们没有办法区别和选择适合于自己的生产区域的新品种。往往会造成新品种还不如老品种的现象。农民最大的困惑是无法把常年积累的经验应用到新品种上。大家都知道，什么时候播种，什么时候施肥，什么时候收割，农民通过长期反复的种植，和气候，气象条件，土地，大自然的接触中，长年积累的丰富的经验，这是农民的智慧。但是，这些经验和智慧都是积累在他们所使用的品种上面的，如果由于某种原因，比如所用的品种出现抗病性下降，需要更新品种时，就会有很大的困惑，不知道他们所积累的经验和智慧是否能用在新品种上，因此需要好几年的实验和摸索，最后才能得出结论，这是一个很大的损失。第五个问题是育种技术无法的积累的问题。一个优秀品种的培育不仅花费了育种家的大半生，而且积累了育种家的经验和智慧。但是即使是一个优秀的品种也是由于的性状，不如抗病性的下降，而不得不淘汰。这时候就意味着育种家长年积累的经验和智慧被毁于一旦。不仅育种家自身的经验和技术无法得到积累，育种家之间的技术，经验和智慧也得不到积累。本文提供一种植物育种方法，所述方法包括下述步骤：1)选择底盘品种和供体品种，2)比较底盘品种和供体品种，确定需要改良的模块或位点，3)使底盘品种和供体品种杂交，并与底盘品种回交，利用回交后代构建遗传群体，4)通过分子标记或测序，选择除了所述需要改良的模块或位点以外，其它染色体区域均来自底盘品种的个体，所述分子标记包括基因组分子标记和根据选择的模块或位点设计的分子标记，5)使选择的回交后代个体自交，获得改良的植物品种。本文中，植物品种或变种(variety)一般是指一个物种中的一个均匀的种群，其可以展现一个或多个共同的特征，并与其它品种相比具有可遗传的差别。在一些实施方案中，本文中的植物品种可以包括栽培品种或栽培变种(cultivar)，即通过一个或多个特征加以区分的栽培植物种群的集合，所述特征是可遗传的，在繁殖中保持它们独特的特征。在本文中，需要改良的位点是指底盘品种的基因组里面的dna片段，这dna片段里面包括控制不良或不理想性状的基因或qtl位点。需要改良的模块是指包含需要改良的位点的一段基因组dna片段。改良模块是指和需要改良的模块相对应的，等位的，包含有控制理想表型的一段基因供体的基因组dna片段或者改良了底盘品种的需要改良模块的基因组或其品种或者品系。模块可以作为单独的单元影响植物的特定性状。所述模块或位点可以由供体品种引入底盘品种而改良底盘品种的某些性状，如粒重。在一些实施方案中，模块序列的大小可以根据需要调节为约50kb至5000kb或更长。可以根据分子标记snp1，snp2，snp3，snp4，snp5进行调节。为了不影响底盘品种的优良性状，尽可能缩短模块的大小，但是，缩小模块的大小需要投入更多的资金和工作量。因此，如果基因供体和底盘品种亲缘关系比较近的时候，可以导入比较长的模块，但是，如果底盘和基因供体的亲缘关系比较远的时候，一般要求导入的模块比较短。在一些实施方案中，模块大小可以包括约50kb，100kb，150kb，200kb，250kb，300kb，350kb，400kb，450kb，500kb，550kb，600kb，650kb，700kb，750kb，800kb，850kb，900kb，950kb，1000kb，2000kb，3000kb，4000kb，5000kb或其之间的任意长度等。在一些实施方案中，模块大小可以超过5000kb。在一些实施方案中，所述模块可以在供体品种和底盘品种之间重组，从而从供体品种引入底盘品种，以改良底盘品种的某些形状。在一些实施方案中，底盘品种仅包括来自供体品种的一个模块，而其它染色体或除所述模块以外的染色体区段均保留底盘品种原来的序列。在本文的描述中，仅提及位点是也可以包括模块，或者仅提及模块时也可以包括位点。在一些实施方案中，所述底盘植物可以采用优良的主栽品种。然而，即使再优秀的品种，在生产的过程中，会被发现很多性状存在不同程度的缺陷(bug)，比如抗病性不好，产量不高，抗倒伏性不够，生育期太晚等等。在一些实施方案中，本文的方法通过基因组重测序或者通过qtl分析找出这些bug的基因位点，同时找出包含可以修复这些位点等位基因的供体植物品种，利用回交，分子标记，对底盘品种的基因组进行改造，实现对bug位点的精密改良。因此，底盘品种的基因组可以视为计算机软件，一旦发现有缺陷(bug)，就可以进行修改，升级(update)。因此，在一些实施方案中，本文可以选择优良的主栽品种当成底盘，选择具有底盘品种不具备的优良性状的供体品种，特别是具备底盘品种急需改良的性状的材料作为供体。在一些实施方案中，所述供体品种具备在某些方面(例如抗病性，产量，抗倒伏，生育期等方面)与所述底盘品种相比改良的性状。在一些实施方案中，可以通过在一个或多个特定方面选择具备改良性状的供体品种。在一些实施方案中，通过一个特定方面选择一种具备改良性状的供体品种，然后通过另一个特定方面选择另一种具备改良性状的供体品种，通过重复所述方法，实现育种模块的不断升级。在一些实施方案中，所述分子标记可以包括两类，一类包括基因组分子标记，例如覆盖全基因组的snp标记，另一类包括根据选择的模块或位点设计的分子标记，如包括所述模块或位点上游、所述模块或位点内和所述模块或位点下游的至少3个snp标记，例如snp1、snp2和snp3。在一些实施方案中，如果选择3个snp标记，snp1可在所述模块或位点上游、snp2可在所述模块或位点内，snp3可在所述模块或位点下游。在一些实施方案中，例如选择5个snp标记，则可以例如选择两个设计在上游(snp1-snp2)，一个设计在模块或位点内(snp3)，两个设计在下游(snp4-snp5)。在一些实施方案中，选择在snp1与snp3尽可能发生交换、且背景恢复率高的个体，然后在其自交后代中通过连续两次选拔得到目标个体。在一些实施方案中，本文提供的育种方法的步骤2)包括基因组测序，比较需要改良的模块或位点如等位基因位点的序列，或进行qtl分析，确认需要改良的模块或位点。在一些实施方案中，本文的方法包括对底盘品种和供体品种进行基因组重测序，利用测序信息设计分子标记，比较等位基因。在一些实施方案中，本文的方法也可以包括对植物品种进行qtl分析，确认bug位点，证明和获得修复bug的等位基因位点。在一些实施方案中，本研究通过基因组升级的方法，能够精确可控的在室内对品种进行改良，克服了传统育种方法中工作量大、不可预见、不可重复等问题。在一些实施方案中，所述方法包括利用分子标记选择改良模块或位点。在一些实施方案中，本文提供的育种方法的中所述分子标记包括rflp，rapd，ssr，aflp和snp，优选所述分子标记包括snp标记，其中根据选择的模块或位点设计的分子标记包括所述模块或位点上游、所述模块或位点内和所述模块或位点下游的至少3个分子标记，例如3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100个或更多分子标记。在一些实施方案中，本文的方法包括对底盘品种和供体品种进行基因组重测序，设计两者之间的单核苷酸多态性(snp)标记引物，利用高分辨率溶解曲线分析法(hrm)对设计的引物进行筛选，选取在两亲本之间具有真实多态性的标记，然后对全基因组进行选拔。在一些实施方案中，本文的方法可以同时在目标位点上下游根据两亲本之间的序列多态性设计筛选了3-100个或更多个(如3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100或更多个)snp标记，用来选拔目标位点和/或排除连锁累赘。在一些实施方案中，本文提供的供体品种具备与所述底盘品种相比改良的性状，所述性状没有特别限制，只要其改良是有利的即可。在一些实施方案中，所述形状包括例如产量性状(如高产、稳产、光利用效率性状)，品质性状(如氨基酸组成、糖组成、蛋白质组成、油脂组成、微量元素组成、有害成分如蛋白酶抑制剂、过敏原蛋白、水解酶组成)和抗逆性状(如抗病、抗菌、抗病毒、抗除草剂、抗干旱、抗高温、抗寒、养分利用性状)。在一些实施方案中，鉴于本文的方法是一般育种方法，因此对于所述植物没有特别限制。在一些实施方案中，所述植物可以是作物植物。在一些实施方案中，所述植物可以包括水稻(oryzasativa)，玉米(zeamays)，小麦(triticumaestivum)，菜豆(phaseolusvulgaris)，大豆(glycinemax)，芸苔(brassicaspp.)，棉花(gossypiumhirsutum)和向日葵(helianthusannuus)。在一些实施方案中，所述植物包括水稻，所述性状可以是数量性状位点(quantitativetraitlocus，qtl)控制的性状。在一些实施方案中，所述改良的模块或位点包括穗粒数位点如gnla，ghd7，ghd8/dth8，depl，和nog1，粒重位点如gs3，gw2，gw5/qsw5，gs5，gif1，和flo2，以及其它位点如gl3.1，osspl16/gw，tgw6，gw7/gl7，和gl2/osgrf4/gs2。在一些实施方案中，其中步骤3)包括使底盘品种和供体品种杂交和连续回交3代以上构建bc3f1或以上的群体，通过全基因组分子标记和根据选择的模块或位点设计的分子标记检测所述bc3f1或以上的群体的基因型和选择导入了来自供体品种的模块或位点并且背景回复率最高的个体bc3f1或以上的，使选择的个体bc3f1或以上的自交获得bc3f2或以上的群体。在一些实施方案中，选择背景恢复率高于85％、例如高于90％、例如高于92％的bc3f1个体。在一些实施方案中，选择背景恢复率高于95％、例如高于96％的bc3f2个体。在一些实施方案中，选择背景恢复率高于97％、例如高于98％、例如高于99％的bc3f3个体。在一些实施方案中，选择背景恢复率高于98％、例如高于99％、例如高于99.5％的bc4f2个体。在一些实施方案中，其中步骤3)包括利用根据选择的模块或位点设计的分子标记从所述bc3f2或以上的群体中选择在目标模块或位点的一侧发生交换的个体，使所述发生交换的个体自交产生bc3f3或以上的群体，从所述bc3f3或以上的群体选择在目标模块或位点另一侧发生交换的个体，利用回交或自交分离原理排除遗传背景上其他所有非目标染色体片段，选择只导入目标模块或位点的染色体片段的个体，通过自交在其后代选择纯合固定的个体。在一些实施方案中，本文的方法从bc3f1群体开始通过设计的分子标记进行选拔。已经令人吃惊的发现，这样的选拔十分快速有效。在一些实施方案中，为了获得改良位点来自于供体品种而基因组其他位点均为底盘品种的个体，首先在bc3f1中通过针对该位点特异性设计的snp标记进行选拔。在一些实施方案中，例如分子标记包括所述模块或位点上游、所述模块或位点内和所述模块或位点下游的至少3个分子标记，例如5个分子标记。在一些实施方案中，当设计5个分子标记时，可以选择两个设计在上游(snp1-snp2)，一个设计在模块或位点内(snp3)，两个设计在下游(snp4-snp5)。在一些实施方案中，选拔位点内snp3为选定要引入的位点的基因型、在snp1与snp5尽可能发生交换、且背景恢复率高的个体，然后在其自交后代中通过连续两次选拔得到目标个体。在一些实施方案中，继续进行两次选拔。在一些实施方案中，第一次选拔包括在该个体的自交后代中(bc3f2)，选拔目的基因(snp3)与上游标记snp1与snp2或者与下游标记snp4与snp5之间发生交换的个体；第二次选拔包括在第一步选拔的个体的自交后代中(bc3f3)选拔目的基因(snp3)与另一端分子标记(snp1、snp2或snp4、snp5)之间发生交换的个体。这样选拔得到的在目的基因(snp3)与上游(snp1或snp2)和下游(snp4或snp5)两端都发生交换的个体。在一些实施方案中，自交后选拔在目的位点为来自供体纯合型，背景恢复率最高的个体即为目标个体(bc3f4)。在一些实施方案中，所述方法包括重复步骤1)-5)一次或多次，每次选择不同的模块或位点，从而获得多个模块或位点改良的植物品种。在一些实施方案中，本文提供一种植物品种，其是通过本文描述的方法获得的与底盘品种相比改良的植物品种，所述改良的植物品种包括与底盘品种相比改良的模块或位点。本文提供的方法和植物品种具有以下一种或多种优势：1)解决育种家在炎热的田间辛苦的劳动，不用在田间选拔个体，只需要在实验室或者电脑的屏幕上选拔个体。2)解决育种效率低，育种周期长，新品种质量低的问题。3)解决“一个品种是由一个育种家选育出来的”问题，实现分工4)解决农民和生产者对新品种困惑的问题，明确改良的性状，改良的基因。5)解决育种技术无法积累的问题，实现时间和空间的技术积累。同个世代的育种家，不同世代的育种家，同个研究单位的育种家，不同单位，不同地方，世界各地的育种家的技术的积累。本文的技术方案是以优良的主栽品种的基因组为底盘，把其基因组当成像计算机软件一样，一旦发现有缺陷(bug)，就进行修改，升级(update)。像很多农作物一样，即使再优秀的品种，在生产的过程中，会被发现很多性状存在不同程度的缺陷(bug)，比如抗病性不好，产量不高，抗倒伏性不够，生育期太晚等等。本文通过基因组重测序或者通过qtl分析找出这些bug的基因位点，同时找出可以修复这些位点等位基因。利用回交，分子标记，对基因组进行改造，实现对bug位点的精密改良。在一些实施方案中，本文的技术方案可以包括以下一个或多个方面：1)底盘材料的选择：把优良的主栽品种当成底盘，对其基因组里的bug进行修改。2)优良等位基因供体材料的选择：选择具有底盘品种不具备的优良性状的材料，特别是具备底盘品种急需改良的性状的材料作为供体。3)基因组测序：把底盘品种和供体材料进行测序，利用测序信息设计分子标记，比较等位基因。4)以底盘品种为母本，供体材料为父本进行杂交，并用底盘进行回交，利用回交后代构建遗传群体，进行qtl分析，确认bug位点的同时，证明和获得修复bug的等位基因位点。5)利用回交和分子标记(最好是snp标记)，在回交后代种选拔除了bug位点附近以外，其他的染色体领域都是来自底盘的个体。6)在bug领域附近设计5个标记，调节导入供体的染色体片段的大小的同时，排除连锁累赘。7)这样选拔的个体通过自交固定，最后就可以培育出一个底盘的升级版品种，这个品种改良了底盘品种的bug。一个bug可以培育出一个这样的升级品种，把这样的品种当做模块(module)，通过模块和模块的杂交，很容易地把两个模块聚合在一起。同样，可以把任何两个以上的模块聚合在一起，可以把需要的模块聚合在一起，可以按照需求改变和设计底盘的基因组，培育目的的品种。在一些实施方案中，本文的方法和植物品种解决以下一种或多种问题：1)解决育种家在炎热的田间辛苦的劳动，不用在田间选拔个体，只需要在实验室或者电脑的屏幕上选拔个体。通过qtl分析或者等位基因比对就可以知道bug的位点。这样就可以通过分布在全基因组上的分子标记的基因型来选择个体。也就是说，育种家不用在田间，不用在炎热的田间选拔个体，评价个体或者品系的性状。育种家可以在实验室通过分析个体的基因型，在电脑的屏幕上选拔个体。2)解决育种效率低，育种周期长，新品种质量低的问题。根据这个方法选拔的个体，因为是根据染色体的基因型选拔的，因此不存在环境误差。因此，不需要担心选拔的个体的性状是来自于环境因素，不会得到遗传。因此，不用选拔很多的候补个体，减少工作量，提高工作效率。其次，因为除了需要改良的性状以外，其他性状不用确认，不用评价，这也大大地减少了工作量，提高了工作效率。因为不用在田间根据表现进行选拔，在实验室，在苗期就可以选拔，因此，既可以在短日高温的环境条件下，快速加代(如水稻)，而且，只要栽培很少的个体就行，因此，既提高了育种效率，也缩短了育种周期。解决育种效率低，育种周期长，新品种质量低的问题3)解决“一个品种是由一个育种家选育出来的”问题，实现分工。根据这个方案培育品种，因为不是根据个人的经验进行个体选拔，而是根据分子标记的基因型选拔的，因此可以把育种工作分摊给多个人，实现育种工作的分工。不仅可以把一个模块里面的工作按照各自的熟练和专业程度，分给多个人做，提高效率，也可以同时进行多个模块的育种工作。让每个人负责多个模块育种中的不同过程。4)解决农民和生产者对新品种困惑的问题，明确改良的性状，改良的基因。每年都有上千的新品种登录到新品种保护办公室网站，但是，没有信息或数据说明这些品种究竟改良的什么性状，改良了什么基因，因此比原来的品种好在什么地方，而是处在一个鱼龙混杂的状态，给农民或生产者带来困惑，他们没有办法区别和选择适合于自己的生产区域的新品种。往往会造成新品种还不如老品种的现象。农民最大的困惑是无法把常年积累的经验应用到新品种上。大家都知道，什么时候播种，什么时候施肥，什么时候收割，农民通过长期反复的种植，和气候，气象条件，土地，大自然的接触中，长年积累的丰富的经验，这是农民的智慧。但是，这些经验和智慧都是积累在他们所使用的品种上面的，如果由于某种原因，比如所用的品种出现抗病性下降，需要更新品种时，就会有很大的困惑，不知道他们所积累的经验和智慧是否能用在新品种上，因此需要好几年的实验和摸索，最后才能得出结论，这是一个很大的损失。利用本文的方法培育出来的新品种，既保留了原来品种的优点，有改良了原来的品种的缺点，因此农民或生产者的经验和智慧不仅可以用在新品种上，而且，可以解决原来老品种存在的毛病，提高生产效率。5)解决了育种技术无法的积累的问题。一个优秀品种的培育不仅花费了育种家的大半生，而且积累了育种家的经验和智慧。但是即使是一个优秀的品种也是由于的性状，不如抗病性的下降，而不得不淘汰。这时候就意味着育种家长年积累的经验和智慧被毁于一旦。不仅育种家自身的经验和技术无法得到积累，育种家之间的技术，经验和智慧也得不到积累。本文培育出来的品种是在原来的底盘品种的基础之上改良出来的。因此是保留和积累了原来育种家的技术和智慧。不仅如此，在之后的育种的过程中，参与其中的人，不管是同个世代的人还是不同时代的人，不管是同个地方的人还是不同地方的人，他们培育出来的品种，培育出来的模块，都可以得到积累，而且是把不同人培育出来的模块积累在一个品种中，其方法很简单，很确实。附图说明图1：由单个基因供体由来的模块的培育以及其模块的聚合。图2：模块聚合和染色体组设计。图3：显示用于穗粒数改良的群体构建及单点置换系的选拔，其中ky131＝空育131。图4：空育131、gkbr、koshihikari和habataki的gnla结构和等位变异。图5：bc3f1群体的背景回复率的频率分布。图中横坐标表示背景回复率，纵坐标表示植株数目。图6：bc3f1-22f01的图示基因型(graphicalgenotype，ggt)。图中灰色柱形表示来源于空育131的染色体片段，黑色柱形表示来源于供体gkbr的染色体片段，白色柱形(图中标示为u)表示此处的染色体片段类型未知(基因型不确定)，细黑色水平线表示snp标记所在位置，粗黑色水平线表示着丝粒。图7：空育131及bc3f2-lq96群体的穗型。bc3f2-lq96群体来源于bc3f1-22f01，由随机选拔的96株自交后代个体组成，并和空育131于2015年种植于佳木斯，图中的比例尺表示5cm。图8：bc3f2-lq96群体5个穗部性状的频率分布。图中黑色和白色箭头分别标出了空育131和群体的均值(m1和m2)，空育131的表型值来源于10株空育131的均值，bc3f2-lq96群体的表型值是群体内96株个体的均值。图9：bc3f2-lq96群体基因型和表型的遗传分析。(a-d)四个穗部相关性状的lod值。横坐标表示12对染色体上的160个snp标记。(e-h)bc3f2-lq96群体中gnla位点上3种基因型的4个穗部相关性状表型值的比较。ky131表示空育131，-/-表示gnla位点上的纯合空育131型，+/-表示gnla位点上的杂合型，+/+表示gnla位点上的纯合gkbr型。柱形图上方的a、b、c和a、b、c分别表示经t测验在p≤0.01和p≤0.05的水平下差异显著(图9续图)。图10：选拔个体的图示基因型(graphicalgenotype，ggt)。(a)bc3f2-2b09；(b)bc3f3-652e09；(c)bc3f3-624a05；(d)bc4f2-350a09。图中灰色柱形表示来源于空育131的染色体片段，黑色柱形表示来源于供体gkbr的染色体片段，白色柱形(图中标示为u)表示此处的染色体片段类型未知(基因型不确定)，细黑色水平线表示snp标记所在位置，粗黑色水平线表示着丝粒。图11：空育131及其改良系bc3f3-624a05于灌浆期的田间展示图(2016年佳木斯)。红线左侧是空育131，右侧是改良系bc3f3-624a05。图12：空育131及其改良系bc3f3-624a05于成熟期的田间展示图(2016年佳木斯)。红线左侧是空育131，右侧是改良系bc3f3-624a05。图13：空育131及其改良系bc3f3-624a05、bc4f2-350a09的株型、穗型和粒型。(a)株型，空育131(左)，bc3f3-624a05(右)，比例尺为20em。(b)株型，空育131(左)，bc4f2-350a09(右)，比例尺为20cm。(c)穗型，空育131(左)，bc3f3-624a05(右)，比例尺为5cm。(d)穗型，空育131(左)，bc4f2-350a09(右)，比例尺为5cm。(e)粒型，空育131(上)，bc3f3-624a05(下)，比例尺为1cm。(f)粒型，空育131(上)，bc4f2-350a09(下)，比例尺为1cm。(a)、(c)、(e)2016年长春；(b)、(d)、(f)2017年佳木斯。图14：空育131及其改良系籽粒品质性状比较。(a)精米的籽粒外观表现，2017年佳木斯空育131在左，2017年佳木斯改良系bc4f2-350a09在右，比例尺为1cm；(b)精米长(n＝30)；(c)精米宽(n＝30)；(d)长宽比(n＝30)；(e)垩白米率(n＝500)；(f)直链淀粉含量(n＝4)；(g)碱消值(n＝14)；b-g中，黑色柱形表示空育131，灰色柱形表示改良系，其中2016长春和2017佳木斯用的改良系bc3f3-624a05，2017佳木斯用的改良系bc4f2-350a09。图15：空育131和br之间的gs3基因座序列比较和用于从供体中选择gs3基因的snp标记。空育131和br在第二个外显子处具有碱基差异，与从其克隆了gs3基因的川7和明辉63之间的差异相同。图16：所选个体或系的图形基因型(ggt)。abc3f1-1.bbc3f2-2.cbc3f3-3.dbc3f4-4。灰色类型表示空育131的染色体，黑色表示来自br的片段。图17：qtl分析表明来自供体br的等位基因gs3在空育131背景的回复亲本中正增加粒长。af2群体的qtl分析。bbc3f2群体的qtl分析。cgs3位点不同基因型植物的形态特征。dgs3基因座处的供体br等位基因的粒长显着增加。图18：与空育131相比，gs3基因座的改良品系的粒长和100粒重显着增加。ags3位点的粒长和植物形态特征。b～e粒相关性状的比较。粒长和100粒重显着增加，而粒宽度和单株总粒重增加不显着。f-j主穗相关性状的比较。主穗主分支数目显著增加，而每株穗数大大降低，其它改变不大。k植物高度变化不大。图19：田间试验证明，与空育131的回复亲本相比，在空育131背景的供体br的gs3等位基因初步改良系显着增加了粒长和产量。a空育131和初步改良系的现场图片。b～c初步改良系与空育131相比粒长和每株总粒重显著增加。这强烈表明通过使用升级设计育种法改进粒长位点gs3的改良系在粒长和产量方面比亲本更好。具体实施方式图1显示由单个基因供体由来的模块的培育以及其模块的聚合。把主栽品种作为底盘品种，根据底盘品种的基因组缺陷(bug)，对其进行修改，培育底盘品种的特定性状的改良系(升级品种)(模块)。根据需要对这些模块进行聚合。图2显示模块聚合和染色体组设计。对底盘改良了多个性状，培育了足够多的模块了以后，就可以实现基因组设计。不仅可以利用单个供体培育多个模块，也可以利用多个供体，培育更丰富的模块。实施例1利用高产基因模块改良升级水稻主栽品种空育131方法和结果：1.1实验材料1.1.1水稻材料轮回亲本空育131(底盘品种)：属高纬早熟粳稻品种，需活动积温2320℃，分蘖力强，耐肥抗倒，耐冷性强。人工接种苗瘟9级、叶瘟7级、穗颈瘟9级，自然感病苗瘟9级、叶瘟7级、穗颈瘟7级。整精米率73.3％，直链淀粉含量17.2％，蛋白质含量7.41％，在黑龙江省平均产量7684.5kg/公顷。供体亲本gkbr：大穗籼稻品种，高抗稻瘟病，在广州晚季的生育期为113天，因受光温影响在黑龙江省不能抽穗。1.2实验方法1.2.1亲本重测序、gnla、pi2l的等位基因序列比较及snp标记设计利用hiseq2000测序仪对水稻亲本空育131和gkbr基因组进行重测序，根据重测序信息获得亲本间的snp位点，并根据这些snp信息设计分子标记用于群体基因型鉴定和个体选拔。同时从genbank(www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank)下载koshihikari和habataki的gnla的序列(ashikarietal.，2005)用于等位基因序列比较。采用dnaman比较空育131、gkbr、habataki和koshihikari的gnla序列。根据空育131和gkbr的序列差异设计snp标记，在snp两侧各选择一段包含22～24个碱基的特异序列作为正反向引物，扩增片段大小为50～100-bp。在gnla内部及周围设计了5个snp标记(表1)，其中snp3位于gnla内部，snp1、snp2位于基因上游，snp4、snp5位于基因下游。snp2和snp4紧邻gnla的5’-utr和3’-utr，相距5761-bp，snp1和snp5相距约为856-kb。table1sequencesofthesnpmarkerdevelopedfortheselectionofgnlapositionreferstothephysicallocationofirgsp-101.2.2用于穗粒数改良的群体构建、个体选拔以大穗籼稻品种gkbr作为供体与空育131进行杂交和连续回交3代构建包含127个个体的bc3f1群体，用基于亲本间的序列差异设计的160个snp标记检测bc3f1群体基因型，并根据gnla的snp1～snp5的基因型信息从中选拔一个导入供体gnla染色体片段且背景回复率最高的个体bc3f1-22f01自交获得bc3f2群体。从bc3f2群体中随机选择96个个体组成一个亚群bc3f2-lq96用于qtl分析验证(图3)。图3显示用于穗粒数改良的群体构建及单点置换系的选拔，其中ky131＝空育131。同时，在bc3f1-22f01自交产生的bc3f2大群体中选拔在目标基因的一侧发生交换的个体；然后在该交换个体自交产生的bc3f3大群体中进行第二次交换选择，选拔在目标基因另一侧发生交换的个体；利用回交或自交分离原理排除遗传背景上其他所有非目标染色体片段，选拔只导入目标基因染色体小片段的个体；最后，通过自交在其后代选拔纯合固定的个体。1.2.4dna提取、pcr和hrm检测水稻叶片基因组dna提取采用wanghn，(2013)(wanghn，chuzz，maxl，lirq，liuyg(2013)ahighthrough-putprotocolofplantgenomicdnapreparationforpcr.actaagronsin39：1200-1205)描述的快速简易提取方法。10μlpcr反应体系如下：约50ng模板dna、1μl10×easytaqbuffer(transgenbiotech，beijing，china)、0.2μl2.5mmdntps(transgenbiotech，beijing，china)、0.5ueasytaqdnapolymerase(transgenbiotech，beijing，china)、0.125μl20×evagreen(biotiuminc.)。pcr扩增在96孔pcr板进行，反应体系用10μl矿物油(amrescoinc.)覆盖，采用两步法进行扩增，95℃，5mins，1个循环；95℃，15s，55～65℃(视引物tm值而定)，30s，40个循环(因扩增子较小，所以pcr无延伸步骤)。pcr结束后用(roche，inc.)进行高分辨率溶解曲线(highresolutionmelting，hrm)分析，snp基因型分型的方法同(hofingeretal.，2009)(hofingerbj，jinghc，hammond-kosackke，kanyukak(2009)high-resolutionmeltinganalysisofcdna-derivedpcrampliconsforrapidandcost-effectiveidentificationofnovelallelesinbarley.theorapplgenet119：851-865)。1.2.5分离群体田间种植和穗部性状调查将空育131和gkbr杂交和连续回交构建bc3f1群体，从中选拔一个含有目标基因gnla染色体片段且背景回复率最高的个体bc3f2-22f01自交产生bc3f2-lq96群体于2015年4月在黑龙江省佳木斯市(e130°57＇，n46°23′)水稻田种植。播种和育苗均在底部带孔(直径为2.5mm)的96孔播种板进行。每孔播种一粒，胚朝上，待秧苗长至3～4片叶时移栽至水稻田，每穴插秧一株。每个小区包含8行，每行12株，行内株距20cm，行距30cm，田间管理与当地水稻田一致。成熟后考察主穗长(paniclelength，pl)、穗粒数(grainnumberperpanicle，gnp)和一次枝梗数(numberofprimarybranchesperpanicle，npb)并计算着粒密度(graindensityperpanicle，gdp)和一次枝梗密度(densityofprimarybranches，dpb)，计算公式如下：gdp＝gnp/pl；dpb＝npb/pl。1.2.8改良系bc3f3-624a05，bc4f2-350a09及空育131的农艺性状评价2016年4月18日和4月10日分别在吉林省长春市(e125°18＇，n44°43′)和黑龙江省佳木斯市(e130°57＇，n46°23＇)，将含有gnla染色体小片段且遗传稳定的空育131改良系bc3f3-624a05及空育131进行田间试验；2017年4月10日在黑龙江省佳木斯市(e130°57＇，n46°23＇)，将含有gnla染色体小片段且遗传稳定的单点置换系bc4f2-350a09及空育131进行田间试验。田间试验采用完全随机区组设计，设置3个重复，每个重复(小区)包含8行，每行12株，行内株距20cm，行距30cm，田间管理同当地常规水稻田。性状调查时每个小区在中间随机选择长势正常的10株，并且所选植株的周围4株也长势正常，考察株高(plantheight，ph)、有效穗数(effectivetillersperplant，pnp)、穗长(paniclelength，pl)、一次枝梗数(numberofprimarybranchesperpanicle，npb)、穗粒数(grainnumberperpanicle，gnp)、粒长(grainlength，gl)、粒宽(grainwidth，gw)、粒厚(grainthickness，gt)、千粒重(thousandgrainweight，tgw)、单株籽粒重，籽粒含水量，计算含水量为15％时的单株籽粒重(yieldperplant，yp)，一次枝梗密度(densityofprimarybranches，dpb)、着粒密度(graindensityperpanicle，gdp)、结实率(seedsettingpercentage，ssp)、籽粒长宽比(grainlengthtowidthratio，lwr)、和实际小区产量(actualyieldperplot，ayp)。性状调查方法见表2。表2亲本、改良系及bc3f2植株农艺性状的调查方法2.1空育131的穗粒数基因gnla位点的改良2.1.1gnla等位基因的序列比较空育131、gkbr、habataki和koshihikari的gnla序列比较显示，空育131和koshihikari的gnla的cds区、5’-utr和3’-utr序列是相同的，而gkbr和habataki的gnla序列的cds区、5’-utr和3’-utr序列是相同的，即gkbr的gnla序列相对空育131在5’-utr和第一个外显子分别有一个16-bp和6-bp的缺失，此外，在第一个外显子和第四个外显子上有3个碱基的改变导致氨基酸的变异(图4)。根据wang等(2015)对175份栽培稻及21份野生稻的gnla的启动子区、5’-utr及cds区的序列分析，gkbr的gnla等位变异类型属于ap8，即栽培稻中经人工和自然选择后出现频率最高的一种等位变异类型，且主要存在于籼稻中(wangetal.，2015)(wangs，lis，liuq，wuk，zhangj，wangs，wangy，chenx，zhangy，gaoc，wangf，huangh，fux(2015)theosspl16-gw7regulatorymoduledeterminesgrainshapeandsimultaneouslyimprovesriceyieldandgrainquality.natgenet47：949-954)。图4显示空育131、gkbr、koshihikari和habataki的gnla结构和等位变异。黑色竖直线表示编码区的三个碱基变异导致编码氨基酸的变化，两个黑三角形表示16-bp和6-bp的碱基缺失，灰色长方形表示5’-utr和3’-utr，白色长方形表示外显子，水平黑线表示内含子。2.1.2基因型及背景回复率检测用160个均匀分布于12条染色体的snp标记检测bc3f1群体的127个个体，其背景回复率为86.3％～99.5％(图5)，平均背景回复率为92.83％，接近bc3f1代的理论背景回复率93.75％，两者间的差异可能是由于部分个体的某些位点的基因型未确定所致。bc3f2-lq96群体的亲本bc3f1-22f01基因型如图6所示，该个体在1、5、11和12号染色体上各有一个导入片段。根据160个snp标记信息，标记间的平均距离为2.4-mb，背景回复率为96.27％。图5显示bc3f1群体的背景回复率的频率分布，图中横坐标表示背景回复率，纵坐标表示植株数目。图6显示bc3f1-22f01的图示基因型(graphicalgenotype，ggt)。图中灰色柱形表示来源于空育131的染色体片段，黑色柱形表示来源于供体gkbr的染色体片段，白色柱形表示此处的染色体片段类型未知(基因型不确定)，细黑色水平线表示snp标记所在位置，粗黑色水平线表示着丝粒。2.1.3空育131及bc3f2-lq96群体的穗部表型描述统计2015年在佳木斯水稻试验田的田间表型调查发现bc3f2-lq96群体的穗子大小表现出明显的分离(图7)。bc3f2-lq96群体的穗长(pl)、一次枝梗数(npb)、一次枝梗密度(dpb)、穗粒数(gnp)、着粒密度(gdp)的频率分布如图8所示。bc3f2-lq96群体的穗长、一次枝梗数、一次枝梗密度、穗粒数和着粒密度的均值较空育131均有所增加，其中，极小值跟空育131接近，而极大值均较空育131增加。表明来自供体gkbr的染色体片段可以增加穗部表型值。图7显示空育131及bc3f2-lq96群体的穗型。bc3f2-lq96群体来源于bc3f1-22f01，由随机选拔的96株自交后代个体组成，并和空育131于2015年种植于佳木斯，图中的比例尺表示5cm。表3空育131和来源于bc3f1-22f01的随机群体bc3f2-lq96的表型2.1.4穗部性状间的相关分析穗长、一次枝梗数、一次枝梗密度和着粒密度的相关系数如表3.1，除穗长和一次枝梗密度表现一定程度的负相关以外，其他性状间均表现显著正相关。其中，穗粒数和着粒密度相关系数最高，为0.914。一次枝梗密度和穗粒数的相关性最低，为0.355。图8显示bc3f2-lq96群体5个穗部性状的频率分布。图中黑色和白色箭头分别标出了空育131和群体的均值(m1和m2)，空育131的表型值来源于10株空育131的均值，bc3f2-lq96群体的表型值是群体内96株个体的均值。表4bc3f2-lq96群体中5个穗部性状间的相关系数*和**表示在p＜0.05和p＜0.01水平下相关性显著。2.1.5基因型和表型的遗传分析结合bc3f2-lq96群体基因型和表型进行遗传分析，结果表明位于1号染色体的染色体片段同时对一次枝梗数(npb)、一次枝梗密度(dpb)、穗粒数(gnp)、着粒密度(gdp)具有显著效应(图9a～d)。置信区间snp1～snp5包含gnla位点，其中dpb的lod值为2.2，其他3个性状的lod值为5.0～5.2，可分别解释39.9％、20.3％、41.1％和40.4％的表型变异。四个性状均检测到同一个位点与这些性状间具有显著的正相关是一致的。来自供体gkbr的gnla起增效作用，其加性效应值分别为2.0、0.08、34.95、1.65，表现为部分显性(表5)。表5bc3f2-lq96群体中检测到的穗部相关性状的qtl及其效应表中的加性效应(additiveeffect)和显性效应(dominanteffect)及lod值计算的都是snp3位点的效应，var.％表示该qtl解释的表型变异率。对空育131和gnla位点上三种不同基因型个体(纯合空育131型、杂合型和纯合gkbr型)及对照空育131的穗部表型值进行比较发现：纯合gkbr型和杂合型个体的一次枝梗数(npb)、一次枝梗密度(dpb)、穗粒数(gnp)、着粒密度(gdp)的均值均较空育131和纯合空育131型的个体有显著的增加，而纯合空育131型和空育131之间无显著差异。此外，含有gnla的纯合个体显著高于杂合个体的表型值(图9e～h)。上述结果表明：导入供体gkbr的有利gnla等位变异可显著增加空育131的一次枝梗数(npb)、一次枝梗密度(dpb)、穗粒数(gnp)、着粒密度(gdp)。同时，gnla位点上三种不同基因型个体及空育131之间的穗长无显著差异，因此可表明穗粒数(gnp)的增加主要是由于枝梗数的增加而非穗长的增加，即穗子变密导致穗粒数的增多。图9显示bc3f2-lq96群体基因型和表型的遗传分析。(a-d)四个穗部相关性状的lod值。横坐标表示12对染色体上的160个snp标记。(e-h)bc3f2-lq96群体中gnla位点上3种基因型的4个穗部相关性状表型值的比较。ky131表示空育131，-/-表示gnla位点上的纯合空育131型，+/-表示gnla位点上的杂合型，+/+表示gnla位点上的纯合gkbr型。柱形图上方的a、b、c和a、b、c分别表示经t测验在p≤0.01和p≤0.05的水平下差异显著(图9)。2.1.6重组选择、背景选择及选拔个体的评价第一次交换选拔：为了缩小目标导入片段，排除连锁累赘，根据snp1和snp5的基因型，在bc3f1-22f01自交后代bc3f2群体的960株个体中，选拔到90个在snp1和snp5间发生交换的个体。进一步用bc3f1-22f01中的杂合标记以及针对染色体上一些无标记的区域新增加的60个snp标记检测这90个重组个体，从中选拔出含有gnla染色体片段，在gnla上游的snp1和snp2间发生交换，且含有的非目标染色体片段最少的个体bc3f2-2b09(图10a)。该个体用220个snp标记检测，标记间的平均距离为1.7-mb，目标导入片段约为4-mb，在1、4、7和12号染色体上分别有一个非目标染色体片段。其中，位于第1、4和7号染色体上的非目标染色体片段是增加标记后重新检测到，背景回复率为97.49％。第二次交换选拔：为了进一步缩小目标导入片段的长度，根据snp4和snp5的基因型，在bc3f2-2b09自交后代bc3f3群体的1240株个体中，选拔到20个在snp4和snp5间发生交换的个体。进一步用bc3f2-2b09中的杂合标记检测这20个重组个体，从中选拔出含有gnla染色体片段，且含有的非目标染色体片段最少的个体bc3f3-652e09(图10b)。该个体的目标导入片段约为430-kb，此外在1和4号染色体上分别有一个非目标染色体片段，背景回复率为98.45％。此外，在bc3f2-2b09自交后代bc3f3群体中，根据220个snp标记的基因型选拔到bc3f3-624a05(图10c)，该个体在含有gnla染色体片段处(snp2～snp5)为纯合的gkbr型，此外在第4和12号染色体上分别导入了一个非目标染色体片段。该个体于2016年种植于长春和佳木斯用于改良系的综合表型性状评价。选拔个体的纯化和固定：为了进一步排除1和4号染色体上的非目标染色体片段，获得只含纯合gnla染色体小片段的新空育131染色体组，我们将第二次交换选拔得到的个体bc3f3-652e09进一步与空育131回交，在回交后代选拔得到个体bc4f1-255a01，然后从288个bc4f1-255a01的自交后代中选拔到3个纯合且只含有目标染色体小片段的个体bc4f2-350a09(图10d)，背景回复率为99.89％。图10显示选拔个体的图示基因型(graphicalgenotype，ggt)(a)bc3f2-2b09；(b)bc3f3-652e09；(c)bc3f3-624a05；(d)bc4f2-350a09。图中灰色柱形表示来源于空育131的染色体片段，黑色柱形表示来源于供体gkbr的染色体片段，白色柱形表示此处的染色体片段类型未知(基因型不确定)，细黑色水平线表示snp标记所在位置，粗黑色水平线表示着丝粒。2.1.7空育131及其改良系的农艺性状比较在2016年佳木斯，空育131及其改良系bc3f3-624a05于灌浆期及成熟期的田间表现如图11和图12所示。空育131及其改良系bc3f3-624a05及最终构建成的单点置换系bc4f2-350a09的株型、穗型及粒型如图13所示，在2016年长春、2016年佳木斯及2017年佳木斯的农艺性状比较如表6所示。图11显示空育131及其改良系bc3f3-624a05于灌浆期的田间展示图(2016年佳木斯)。红线左侧是空育131，右侧是改良系bc3f3-624a05。2.1.7.1改良系在佳木斯栽培，其抽穗期无显著差异2016年和2017年田间试验均于4月10日浸种，改良系bc3f3-624a05、bc4f2-350a09和空育131的抽穗天数在佳木斯无显著差异，均为103天；但是在长春，改良系的抽穗期较空育131晚4天，推测这种差异可能是受环境的影响，例如灌溉的水温，肥料的影响。图12显示空育131及其改良系bc3f3-624a05于成熟期的田间展示图(2016年佳木斯)。红线左侧是空育131，右侧是改良系bc3f3-624a05。2.1.7.2改良系bc3f3-624a05株高增加，bc4f2-350a09株高无显著差异改良系bc3f3-624a05的株高在长春和佳木斯两个试验点分别较空育131增加4cm和5.4cm，推测导致这种株高差异有以下3种原因：第一，由于gnla自身的多效性作用；第二，gnla附近其他位点的作用；第三，可能是由改良系的遗传背景上还有未检测到的供体染色体片段所致。进一步单点置换系bc4f2-350a09的田间试验表明，bc4f2-350a09的株高与空育131相比则无明显差异，因而可以排除由于gnla的多效性作用导致改良系bc3f3-624a05的株高略有增加。2.1.7.3改良系的枝梗数、穗粒数等产量组成性状明显增加改良系bc3f3-624a05和bc4f2-350a09的一次枝梗数(npb)、一次枝梗密度(dpb)、穗粒数(gnp)和穗粒密度(gdp)在三个不同环境均较空育131有明显增加，穗长(pl)虽有增加但未达到显著水平，表明空育131改良系单株产量的增加主要是由一次枝梗数和穗粒数增多进而让籽粒变密所致。2.1.7.4改良系的千粒重下降在长春和佳木斯两个试验点，改良系bc3f3-624a05的千粒重(tgw)较空育131分别减少1.3g和2.0g。改良系bc4f2-350a09的千粒重(tgw)也较空育131减少0.8g。进一步分析发现bc3f3-624a05和bc4f2-350a09与空育131相比，其粒长(gl)、粒宽(gw)和籽粒厚度(gt)在三个环境下均略小于对照空育131，这也与改良系bc3f3-624a05和单点置换系bc4f2-350a09的千粒重较对照空育131减小是一致的。2.1.7.5改良系的单株产量明显增加改良系bc3f3-624a05于2016年在长春的单株产量(yp)较空育131增加4.7g，增长8.3％；2016年在佳木斯，改良系bc3f3-624a05的单株产量(yp)增加6.9g，增长11.9％。改良系bc3f3-624a05在两个点的小区产量(ayp)分别较对照空育131增产7.8％和10.1％。与在佳木斯相比，在长春改良系的单株产量(yp)增加幅度较少可能是由于其穗粒数(gnp)增加较少且结实率(ssp)较空育131低。而改良系的穗粒数(gnp)在长春的增加量较在佳木斯的增加量少可能与改良系在长春的抽穗期相对短10天左右。2017年在佳木斯，改良系bc4f2-350a09的单株产量(yp)增加3.5g，增长6.6％，单株产量(yp)增加量较2016年bc3f3-624a05的增加量减少可能是由于其穗粒数(gnp)增加量减少所致。2.1.8改良系与空育131的品质性状无显著差异改良系及对照空育131碾磨后的大米外观品质及蒸煮品质中的直链淀粉含量及碱消值如图14所示。目测改良系bc4f2-350a09的透明度与空育131无明显差别(图14a)；在2016年长春、2016年佳木斯以及2017年佳木斯三个不同的环境下，改良系的粒长(kernellength，kl)、粒宽(kernelwidth，kw)及长宽比(1ength-widthratio，lwr)均略小于对照空育131，但未达到显著水平(图14b-d)。同样，改良系在三个环境下的垩白米率(chalkykernelrate，ckr)也较对照空育131略有升高，但差异不显著(图14e)。改良系的直链淀粉含量(amylosecontent，ac)及碱消值(alkalispreadingvalue，asv)较空育131也无明显差异(图14f，g)。图13显示空育131及其改良系bc3f3-624a05、bc4f2-350a09的株型、穗型和粒型。(a)株型，空育131(左)，bc3f3-624a05(右)，比例尺为20cm。(b)株型，空育131(左)，bc4f2-350a09(右)，比例尺为20cm。(c)穗型，空育131(左)，bc3f3-624a05(右)，比例尺为5cm。(d)穗型，空育131(左)，bc4f2-350a09(右)，比例尺为5em。(e)粒型，空育131(上)，bc3f3-624a05(下)，比例尺为1em。(f)粒型，空育131(上)，bc4f2-350a09(下)，比例尺为1cm。(a)、(c)、(e)2016年长春；(b)、(d)、(f)2017年佳木斯。图14显示空育131及其改良系籽粒品质性状比较。(a)精米的籽粒外观表现，2017年佳木斯空育131在左，2017年佳木斯改良系bc4f2-350a09在右，比例尺为1cm；(b)精米长(n＝30)；(c)精米宽(n＝30)；(d)长宽比(n＝30)；(e)垩白米率(n＝500)；()直链淀粉含量(n＝4)；(g)碱消值(n＝14)；b-g中，黑色柱形表示空育131，灰色柱形表示改良系，其中2016长春和2017佳木斯用的改良系bc3f3-624a05，2017佳木斯用的改良系bc4f2-350a09。实施例2通过升级粒长位点gs3改良空育131的粒长提高其产量摘要全世界人口在持续增加，提高粮食产量满足日益增长的需求是未来一段时间面临的巨大挑战。尽管传统的育种方法为解决人类对粮食的需求做出了很大的贡献，但是这种方法具有工作量大、不可预见、不可重复等问题。本研究通过基因组升级的方法，精确升级了空育131控制gs3位点，克服了传统育种方法中工作量大、不可预见、不可重复等问题。我们利用该方法对空育131的粒长位点gs3做了改良。通过对空育131和供体br的基因组重测序，设计两者之间的单核苷酸多态性(snp)标记引物，利用高分辨率溶解曲线分析法(hrm)对设计的引物进行筛选，选取了在两亲本之间具有真实多态性的标记219对，然后对全基因组进行选拔；同时在gs3位点上下游根据两亲本之间的序列多态性设计筛选了snp1-snp5，用来选拔目标位点gs3及排除连锁累赘。我们从bc3f1开始选拔，最终在bc3f4中选拔到了一个gs3位点来自供体br片段长度小于117kb，背景恢复率为99.55％的个体，我们称为改良系。在佳木斯田间栽培试验表明，经过改良粒长位点gs3的改良系与空育131比较，粒长和百粒重均显著增加，产量也大幅提升。这证明该育种是一种有效的育种方法，有望成为未来育种的主要方法之一，为解决粮食问题将发挥重要的作用。关键词：空育131，gs3，snp，hrm引言随着全球人口的持续增加，粮食需求总量越来越大。但是，如何持续有效的提高粮食产量面临严峻的挑战，一方面，城市化进程不可避免的减少了可耕种土地面积；另一方面，全球气候变暖等一些不可控的环境因素影响粮食作物的产量(takedaandmatsuoka2008)。过去几十年，全球粮食产量有两次明显的大幅提升，一是半矮秆基因在小麦和水稻中的应用，即“绿色革命”(a.sasakietal.2002；jinrongpengetal.1999；spielmeyeretal.2002)；另一次是上世纪70年代杂交稻在中国和东南亚国家的栽培生产(shi-huachengandye-yangfan2007)。但是，有研究表明，最近几年有些地区粮食产量增加缓慢，甚至有些地区的粮食产量在降低(rayeta1.2012)。所以，如何持续有效的提升粮食产量来满足日益增加的需求，是未来一段时间迫切需要解决的问题。在可耕种土地面积逐渐减少的情况下，通过改良作物提升单位面积产量是一个有效的途径。传统改良作物的方式，即传统育种，几乎是依靠育种家的经验在田间选拔认为优良的植株，再经过连续的田间筛选，最终获得表现优良的个体培育成新品种。但是，这种利用经验在田间选拔的方式，具有不可预测、不可重复和工作量大等缺点。随着分子标记的发现与利用，育种家可以利用与优良性状紧密连锁的分子标记辅助选拔个体，即分子标记辅助选择(mas(knapp1998)。分子标记辅助选择确实给育种家带来了很大的便利，不仅减少了大量的田间选拔工作，同时选拔目标个体的精确度电大大提升了。但是，目前育种家常用的mas标记只是与目标性状紧密连锁的，这就不可避免的会出现选拔的个体跟预期不一致，即出现目标性状与标记之间发生交换的情况(andersenandlubberstedt2003)。同样的，这种方法只关注目标性状的选拔，没有考虑基因组其他位置的信息，所以每当育成的品种出现问题时，无法找到原因。因此这种育种方法依然存在可预测性和重复性差等问题。目前，基因组测序的快速发展、大量功能基因的发现及对基因调控机理的深入研究(huangetal.2013；jamesetal.2003；miuraetal.2011；sakamotoandmatsuoka2008；wangandli2008，2011；xingandzhang2010；zhouetal.2013；zuoandli2013)，为育种家提供了大量的可利用信息，一定程度上允许育种家可以按照自己的育种目标设计育种。2003年，以色列的两位科学家提出了设计育种的概念(pelemanandvandervoort2003)。未来育种家有望可以利用已有的基因组测序信息、功能基因信息等大量研究结果，按照不同的育种目标任意组合基因组信息，培育高产、优质、抗逆等各种优良性状聚合的作物品种，为解决粮食问题提供有力的途径。本研究就是基于基因组信息的快速发展、功能基因的大量发现与研究以及数字化信息的大量广泛利用，为了解决传统育种方法中存在的如田间工作量大、育种周期长、育种结果的不可预测及不可重复等问题，本研究提出了升级育种的方法，该方法与传统的育种方式比较：(1)该方法能够在实验室完成几乎全部的选拔工作，即选拔工作主要在室内依靠snp基因型分析完成，不需要大量的田间筛选，这就极大的减少了田间选拔的工作量；(2)该方法能够精确的选拔目标性状的原因基因，能够预测育种结果，即有很高的可预测性；(3)该方法不但能够选拔目标性状原因基因，同时能够对全基因组进行选拔。这样育成的品种出现问题时，可以马上找到问题的原因，即具有稳定性和重复性。水稻是一种主要的粮食作物，世界上超过一半的人口以大米作为主粮。同时，水稻也是单子叶模式植物，是因为水稻具有较小的基因组及完整的基因组信息和大量可利用资源。通常认为，水稻单株产量取决于穗数、穗粒数、粒重及灌浆率(sakamotoandmatsuoka2008；xingandzhang2010)。粒重是水稻产量关键要素之一，所以通过改良作物增加粒重是非常有效提高产量的方式之一。过去几十年，大量的跟水稻产量相关的功能基因被发现和研究(huangetal.2013；miuraetal.2011；wangandli2011；xingandzhang2010；zuoandli2013)，gs3是第一个在水稻中发现的粒型基因(fanetal.2006；maoetal.2010)。因此，本研究对水稻主栽品种空育131的粒长进行了改良，通过供体br和空育131的基因组测序信息，设计了覆盖全基因组的snp标记，并针对gs3位点设计了snp1-snp5来选拔目标基因。通过从bc3f1开始连续的选拔，获得了目标位点gs3来自供体br片段长度小于117kb、背景恢复率为99.55％的个体，我们称为改良系。通过2016年夏季在佳木斯田间栽培，对改良系与空育131的各项农艺性状调查发现，改良系的粒长和百粒重显著提高，产量也大幅提升。所以，该方法非常有效的对空育131的gs3位点进行了改良，获得了预期目标，证明该方法可控、可预测、可重复、同时工作量大幅减少。我们的试验结果表明该方法是一种非常有效的育种方式，为未来育种方式提供了一个新的突破口。材料与方法亲本及材料构建本实验中以短粒型粳稻品种空育131为轮回亲本，该品种曾经是黑龙江省的主栽品种，具有早熟丰产耐低温等特点。供体br是长粒型籼稻品种。我们以空育131为底盘，与供体br杂交获得f1，再通过与空育131连续回交3次得到bc3f1共137个系的群体。从bc3f1开始通过利用分子标记分析选拔目标个体，目标个体连续自交获得最终的改良系bc3f4。表7空育131和改良系bc3f4的表型数据显示为2016年和2017年佳木斯自然条件下三次重复的随机化全块设计中由植物获得的平均值和标准差。种植密度为30厘米×20厘米，每穴一株。gl粒长，gw粒宽，hgw百粒重，typ每株总产量，pnp每株穗数，gnp主穗粒数，pl主穗长度，dth抽穗期*表示基于student’st-检验p≤0.05的显著性，n＝10。a种植密度30厘米×20厘米，每穴一株。b种植密度30厘米×20厘米，每穴3-4株。c种植密度30厘米×14厘米，每穴3-4株。-表示没有数据。亲本重测序及gs3位点基因序列比对我们利用hiseq2000测序仪对空育131的基因组进行了重测序，获得了空育131与br之间的snp信息。通过ncbi数据库下载了gs3基因序列，在空育131和br之间利用dnaman对gs3基因序列做比对分析。snp标记设计及基因型分析我们利用重测序获得的空育131与br之间的snp信息，设计了覆盖全基因组的snp标记引物，选择219对在空育131与br之间有多态性的标记用于全基因组选拔。根据gs3基因及上下游序列在空育131与br之间的差异，设计并筛选了5个具有多态性的snp标记：snp1-snp5，其中snp1、snp2位于gs3基因上游，snp4、snp5位于gs3下游，主要用于排除与gs3基因的连锁累赘；snp3位于gs3基因内，用于目标基因的选拔。snp标记引物的多态性验证分析是利用hrm分析方法检测(wittwer2009)。表8：用于目标基因的选拔的5个snp标记目标个体(改良系)选拔为了获得gs3位点来自于供体br，基因组其他位点均为空育131的个体，我们首先在bc3f1中选拔snp3为h型、在snp1与snp5尽可能发生交换、且背景恢复率高的个体，然后在其自交后代中通过连续两次选拔得到目标个体：第一次选拔：在该个体的1000个左右自交后代中(bc3f2)，选拔gs3基因(snp3)与上游标记snp1与snp2或者与下游标记snp4与snp5之间发生交换的个体；第二次选拔：在第一步选拔的个体的1000个自交后代中(bc3f3)选拔gs3基因(snp3)与另一端分子标记(snp1、snp2或snp4、snp5)之间发生交换的个体；这样选拔得到的在gs3基因(snp3)与上游(snp1或snp2)和下游(snp4或snp5)两端都发生交换的个体，自交后选拔在gs3位点为来自供体br纯合型，背景恢复率最高的个体即为目标个体(bc3f4)。田间栽培及性状调查在佳木斯，目标个体(改良系)与空育131按8*12的方式栽培一个小区，按一般水稻栽培方式管理。成熟后调查粒长、粒宽、株高、穗长、一次枝梗数、百粒重等性状，并测量单株总谷粒重。另外，为了比较改良系与空育131在田间栽培的产量差异，我们在佳木斯田间按照正常水稻栽培方式，分别栽培了粒长位点gs3经过改良的初级改良系与空育131各1亩进行测产。这里所说的初级改良系是目标位点gs3经过改良，但是基因组其他位点不完全是空育131的改良系。我们测产是利用选拔其中10个个体，测产个体的选拔方式是依据该个体周围的8株个体全部成活，这样保证测产个体的生长尽量少的受到周围环境的影响，最大限度的减少测产的误差。结果空育131与br在gs3基因编码区仅一个碱基变异，gs3基因被锚定在snp1-snp5之间序列比对分析发现，空育131与br在gs3基因第二个外显子第2233个碱基发生变异，空育131在该位点碱基为c，而br在该位点碱基为a(图15)。这与前人报道克隆gs3基因的亲本之间碱基变异一致，即短粒型品种川7(chuan7)与长粒型品种明辉63(minghui63)在gs3基因的第二个外显子区由于一个碱基c-a的变异，引起长粒型品种的编码序列转录提前终止，导致无法合成有功能的蛋白质(fanetal.2006；maoeta1.2010)。同时，为了精确的选拔gs3基因，根据gs3基因在空育131与br之间序列的差异，我们在gs3基因内设计了snp3。另外，为了尽可能的缩短导入染色体片段长度，排除与gs3基因连锁的片段，在gs3基因上下游分别设计了snp1、snp2、snp4、snp5，snp1与snp5相距1m左右。图15：空育131和br之间的gs3基因座序列比较和用于从供体中选择gs3基因的snp标记。空育131和br在第二个外显子处具有碱基差异，与从其克隆了gs3基因的川7和明辉63之间的差异相同。改良系gs3位点来自br片段大小约117kb，背景恢复率为99.55％为了选拔到gs3位点来自供体br的最小片段个体，首先，我们在bc3f1群体137个个体中选拔在snp3位点为h型的个体25个，其中有8个个体在snp1与snp3或者snp3与snp5之间发生了交换，我们从这8个个体中选拔了一个背景恢复率最高的个体作为候选个体进一步选拔，该个体记作bc3f1-1(图16a)，在snp3与snp5之间发生了交换；接着，从该个体的自交后代bc3f2的960个个体中选拔到了snp3与snp4发生交换的个体，记为bc3f2-2(图16b)；然后，为了进一步缩小包含gs3的片段，即选拔到snp3与snp1或snp2之间发生交换的个体。我们进一步在bc3f2-2的自交后代中选拔，幸运的是，我们在400个自交后代中就选拔到一个在snp3与snp2之间发生交换的个体，记为bc3f3-3(图16c)；最后，为了选拔到背景恢复率最高的个体，我们在bc3f3-3的后代中，用覆盖全基因组的在空育131和br之间有多态性的219个snp标记进行全基因组选拔，选到一个背景恢复率为99.55％，在gs3位点为来自供体br大小约117kb纯合型的目标个体，记为bc3f4-4(图16d)。图16：所选个体或系的图形基因型(ggt)。abc3f1-1.bbc3f2-2.cbc3f3-3.dbc3f4-4。灰色类型表示空育131的染色体，黑色表示来自br的片段。qtl分析证实源于供体br的gs3等位基因确实能够改良空育131的粒长为了确认来自供体br的gs3基因能够改良空育131的粒长，我们在以空育131为底盘，与供体br杂交、自交得到的f2及bc3f2两个群体中，对粒长等性状测量，通过基因型分析，利用mapmaker/qtl1.1b分析了粒长与标记之间的关系，在3号染色体上检测到一个粒长位点(图17a～b)，推测即是gs3基因所在位置。所以通过导入供体br的gs3等位基因确实可以改良空育131的粒长(图17d)。图17：qtl分析表明来自供体br的等位基因gs3在空育131背景的回复亲本中正增加粒长。af2群体的qtl分析。bbc3f2群体的qtl分析。cgs3位点不同基因型植物的形态特征。dgs3基因座处的供体br等位基因的粒长显着增加。改良系的粒长与百粒重增加显著2016年5月，我们把选拔到的改良系bc3f4-4与空育131各96个个体，按8*12的栽培方式同时栽培在佳木斯。成熟后主要调查了粒长、粒宽、百粒重、株高、主穗长、一次枝梗数、单株总粒重等性状。通过与空育131比较发现，改良系bc3f4-4的粒长、百粒重显著增加(图18b、d)；单株总粒重有所增加，但不显著(图18e)。同时我们发现改良系的主穗一次枝梗数显著增加(图18h)，但是每株穗数又显著减少(图18j)。这一定程度上解释了为什么改良系在百粒重增加的情况下，单株总粒重却没有显著增加。尽管现在还不清楚是什么原因导致改良系主穗一次枝梗数增加的同时每株穗数却减少了，但是这不影响我们对粒长的改良结果，我们看到改良系的粒长和百粒重与空育131相比较确实显著增加了(图18b、d)。图18：与空育131相比，gs3基因座的改良品系的粒长和100粒重显着增加。ags3位点的粒长和植物形态特征。b～e粒相关性状的比较。粒长和100粒重显着增加，而粒宽度和单株总粒重增加不显着。f-j主穗相关性状的比较。主穗主分支数目显著增加，而每株穗数大大降低，其它改变不大。k植物高度变化不大。初级改良系单株总粒重增加显著我们对栽培在佳木斯的空育131和初级改良系，分别选拔10株测量粒长、单株总粒重等性状发现，初级改良系的粒长和单株总粒重显著提高(图19b～c)。另外，我们发现初级改良系的抽穗期平均比空育131晚10天，同时株高平均比空育131高10cm，这一定程度上能够解释为什么初级改良系单株总粒重比空育131的显著增加，而改良系的单株总粒重增加不显著。我们利用初级改良系的基因型及抽穗期性状做qtl分析发现，在1号染色体上9m左右的位置有一个与晚抽穗相关的位点，所以我们推测是该位点导致初级改良系抽穗期比空育131晚，也最终造成初级改良系的单株总粒重显著增加。我们对该晚抽穗位点的qtl分析确认和功能验证正在分析中。下一步我们将会同时对空育131的该晚抽穗期位点与gs3位点进行改良与聚合。以上试验结果表明，在改良粒长的过程中，即增大底盘品种库的同时，保证源的供应充足是必要的。所以对空育131的gs3位点与晚抽穗位点进行改良与聚合是极其必要的。图19：田间试验证明，与空育131的回复亲本相比，在空育131背景的供体br的gs3等位基因初步改良系显着增加了粒长和产量。a空育131和初步改良系的现场图片。b～c初步改良系与空育131相比粒长和每株总粒重显著增加。这强烈表明通过使用升级设计育种法改进粒长位点gs3的改良系在粒长和产量方面比亲本更好。讨论我们对空育131的粒长位点gs3进行了改良，通过改良系的田间栽培发现，改良系的粒长增加显著，所以利用该方法对空育131的粒型改良是有效的，也就说明该方法完全可以对目标性状进行可控、可预测的改良。我们对空育131粒长位点gs3的改良过程及结果有力的说明该方法克服了传统育种中田间选拔工作量大，不可预测、不可重复等缺点。这种方法几乎完全在室内利用snp基因分析的方式选拔个体，所以极大的减少了田间工作量。同时，该方法利用基因内部的标记进行选拔目标性状，所以不会担心目标性状的丢失，选拔过程精确、可控。另外，该方法除了对目标性状选拔之外，还对全基因组其他位点进行选拔，这就避免了其他位点对目标性状的影响，同时也不会改变底盘品种的其他优良性状。更重要的是，当发现改良的品种出现问题时，可以及时发现原因，利用同样的方法进行改良。所以，该育种方法是一种非常有效、精确可控的育种方法，对未来解决粮食安全问题有望发挥重要的作用。尽管我们对空育131的粒长改良效果非常显著，但是这是基于gs3基因功能研究的清晰透彻，以及水稻基因组信息的可靠利用。同时我们看到，我们对gs3位点改良系的栽培跟初级改良系的栽培调查结果有一定的差异。首先，我们在佳木斯栽培的改良系bc4f4-4与空育131比较发现，粒长和百粒重均显著增加了，单株总粒重有所增加但不显著。在我们调查的所有性状中，同时发现改良系主穗一次枝梗数显著增加，但是穗数又显著减少，这一定程度上解释了改良系在百粒重显著增加的情况下，单株总粒重却没有显著增加。尽管我们还不能完全确定是什么原因造成改良系主穗一次枝梗数显著增加，而穗数又显著减少。我们推测可能跟gs3的作用有关，也有可能跟基因组其他位点有关，也有可能是栽培环境的影响，所以下一步我们会进一步对改良系进行栽培试验，确认gs3对改良系性状的影响。其次，我们在佳木斯栽培的初级改良系与空育131比较发现，粒长跟单株总粒重显著增加，同时发现株高平均也增加10cm，抽穗期晚了10天左右。我们通过qtl分析发现初级改良系包含位于1号染色体影响抽穗期的位点。我们知道生育期是影响产量的重要因素之一，通常，生育期更长的品种会有更高的产量，这就解释了为什么初级改良系的单株总粒重显著增加而改良系的单株总粒重增加不显著。我们对影响初级改良系抽穗期的位点在进一步的做qtl分析验证，下一步我们会对该位点和gs3位点同时改良与聚合。根据库-源关系理论(wang2008)，通过同时聚合晚抽穗位点和gs3位点，这样不仅改良了空育131的粒长(增大了库)，同时也为增加的库提供了充足的源。基于以上的试验和分析，我们认为要利用升级设计育种对品种进行改良，必须满足以下几点：1，可靠准确的基因组信息；2，功能基因的大量挖掘发现及功能的透彻研究；3，准确与高效的信息管理。随着基因组测序的大力发展，很多物种的基因组被测序和组装，所以基因组信息的广泛利用为利用该方法提供了极大的便利。但是，同时我们看到，为了能够精确的对基因组进行选拔，基因组信息的准确性还有进一步提升的空间。另外，功能基因的大量发现以及对其调控网络的深入透彻的研究，也为利用该方法提供了极大的便利。只有在明确目标性状原因基因位点及基因功能清楚透彻的条件下，才能有效的利用该方法对品种进行改良，所以基因的发现和功能研究还需要进一步的拓宽和加深。目前在明确基因位置的情况下，可以初步利用qtl分析对影响性状的位点进行验证确认。最后，大量基因组信息及功能基因信息的高效管理极其关键，这对利用信息的可靠性提供了保证。所以只有满足了以上几点才能更好的利用该方法对品种改良。我们相信，随着基因组测序的进一步发展，基因组测序的成本会越来越低，同时基因组测序信息准确性会大大提高。然后通过大量基因的发掘及功能的深入研究，未来一段时间内，利用这些信息将会为应用升级设计育种提供更大的便利，该方法在改良作物中也会得到更加广泛应用，这将会为解决粮食问题提供更多的帮助。参考文献akkaya，m.s.，bhagwat，a.a.，andcregan，p.b.(1992).lengthpolymorphismsofsimplesequencerepeatdnainsoybean.genetics132，1131-1139.andersenjr，lubberstedtt(2003)functionalmarkersinplants.trendsinplantscience8：554-560a.sasakima，m.ueguchi-tanakahi，a.nishimurads，k.ishiyama，，t.saitomk，g.s.khush，，h.kitanomm(2002)amutantgibberellin-synthesisgeneinrice.nature416：701-702ashikari，m.，sakakibara，h.，lin，s.y.，yamamoto，t.，takashi，t.，nishimura，a.，angeles，e.r.，qian，q.，kitano，h.，andmatsuoka，m.(2005).cytokininoxidaseregulatesricegrainproduction.science309，741-745.bai，x.，huang，y.，hu，y.，liu，h.，zhang，b.，smaczniak，c.，hu，g.，han，z.，andxing，y.(2017).duplicationofanupstreamsilenceroffzpincreasesgrainyieldinrice.nat.plants3，885-893.bernatzky，r.，andtanksley，s.d.(1986).towardasaturatedlinkagemapintomatobasedonisozymesandrandomcdnasequences.genetics112，887-898.che，r，，tong，h.，shi，b.，liu，y.，fang，s.，liu，d.，xiao，y.，hu，b.，liu，l.，wang，h.，etal.(2015).controlofgrainsizeandriceyieldbygl2-mediatedbrassinosteroidresponses.nat.plants2，15195.duan，p.，ni，s.，wang，j.，zhang，b.，xu，r.，wang，y.，chen，h.，zhu，x.，andli，y.(2015).regulationofosgrf4byosmir396controlsgrainsizeandyieldinrice.nat.plants2，15203fanc，xingy，maoh，lut，hanb，xuc，lix，zhangq(2006)gs3，amajorqtlforgrainlengthandweightandminorqtlforgrainwidthandthicknessinrice，encodesaputativetransmembraneprotein.tagtheoreticalandappliedgeneticstheoretischeundangewandtegenetik112：1164-1171frary，a.，nesbitt，t.c.，grandillo，s.，knaap，e.，cong，b.，liu，j.，meller，j.，elber，r.，alpert，k.b.，andtanksley，s.d.(2000).fw2.2：aquantitativetraitlocuskeytotheevolutionoftomatofruitsize.science289，85-88.hospital，f，andcharcosset，a.(1997).marker-assistedintrogressionofquantitativetraitloci.genetics147，1469-1485.hu，j.，wang，y.，fang，y.，zeng，l.，xu，j.，yu，h.，shi，z.，pan，j.，zhang，d.，kang，s.，etal.(2015).ararealleleofgs2enhancesgrainsizeandgrainyieldinrice.mol.plant8，1455-1465.huangr，jiangl，zhengj，wangt，wangh，huangy，hongz(2013)geneticbasesofricegrainshape：somanygenes，solittleknown.trendsinplantscience18：218-226huang，x.，qian，q.，liu，z.，sun，h.，he，s.，luo，d.，xia，g.，chu，c.，li，j.，andfu，x.(2009).naturalvariationatthedep1locusenhancesgrainyieldinrice.nat.genet.41，494-497.huo，x.，wu，s.，zhu，z.，liu，f.，fu，y.，cai，h.，sun，x.，gu，p.，xie，d.，tan，l.，etal.(2017).nog1increasesgrainproductioninrice.nat.commun.8，1497.ishimaru，k.，hirotsu，n.，madoka，y.，murakami，n.，hara，n.，onodera，h.，kashiwagi，t.，ujiie，k.，shimizu，b.，onishi，a.，etal.(2013).lossoffunctionoftheiaa-glucosehydrolasegenetgw6enhancesricegrainweightandincreasesyield.nat.genet.45，707-711.jamesmg，denyerk，myersam(2003)starchsynthesisinthecerealendosperm.currentopinioninplantbiology6：215-222jiang，h.，feng，y.，bao，l.，li，x，gao，g.，zhang，q，xiao，j.，xu，c.，andhe，y.(2012a).improvingblastresistanceofjin23banditshybridricebymarker-assistedgenepyramiding.mol.breeding30，1679-1688.jinrongpengder，nigelm.hartley，，georgep.murphykmd，johne.flintham，，jamesbealesljf，anthonyj.worland，，fatimapelicads，paulchristou，，johnwsnapemdgnph(1999)＇greenrevolution＇genesencodemutantgibberellinresponsemodulatorsnature400256-261knappsj(1998)marker-assistedselectionasastrategyforincreasingtheprobabilityofselectingsuperiorgenotypes.cropsci38：1164-1174li，z.k.，fu，b.y.，gao，y.m.，xu，j.l.，ali，j.，lafitte，h.r.，jiang，y.z.，rey，j.d.，vijayakumar，c.h.，maghirang，r.，etal.(2005).genome-wideintrogressionlinesandtheiruseingeneticandmoleculardissectionofcomplexphenotypesinrice(oryzasatival.).plantmol.biol.59，33-52.maoh，suns，yaoj，wangc，yus，xuc，lix，zhangq(2010)linkingdifferentialdomainfunctionsofthegs3proteintonaturalvariationofgrainsizeinrice.proceedingsofthenationalacademyofsciencesoftheunitedstatesofamerica107：19579-19584miurak，ashikarim，matsuokam(2011)theroleofqtlsinthebreedingofhigh-yieldingrice.irendsinplantscience16：319-326pelemanjd，vandervoortjr(2003)breedingbydesign.trendsinplantscience8：330-334qi，p.，lin，y.s.，song，x.j.，shen，j.b.，huang，w，shan，j.x.，zhu，m.z.，jiang，l.，gao，j.p.，andlin，h.x.(2012).thenovelquantitativetraitlocusgl3.1controlsricegrainsizeandyieldbyregulatingcyclin-t1-3.cellres.22，1666-1680.raydk，ramankuttyn，muellernd，westpc，foleyja(2012)recentpatternsofcropyieldgrowthandstagnation.naturecommunications3：1293sakamotot，matsuokam(2008)identifyingandexploitinggrainyieldgenesinrice.currentopinioninplantbiology11：209-214sasaki，a.，ashikari，m.，ueguchi-tanaka，m.，itoh，h.，nishimura，a.，swapan，d.，ishiyama，k.，saito，t.，kobayashi，m.，khush，g.s.，etal.(2002).greenrevolution：amutantgibberellinsynthesisgeneinrice.nature416，701-702.she，k.c.，kusano，h.，koizumi，k.，yamakawa，h.，hakata，m.，imamura，t.，fukuda，m.，naito，n.，tsummaki，y.，yaeshima，m，etal(2010).anovelfactorflouryendosperm2isinvolvedinregulationofricegrainsizeaindstarchquality.plantcell22，3280-3294.shi-huachengl-yc，jie-yunzhuang，shen-guangchen，xiao-dengzhan，，ye-yangfand-fzas-km(2007)superhybridricebreedinginchina：achievementsandprospects.journalofintegrativeplantbiology49805-810song，x.j.，huang，w，shi，m.，zhu，m.z.，andlin，h.x.(2007).aqtlforricegrainwidthandweightencodesapreviouslyunknownring-typee3ubiquitinligase.nat.genet.39，623-630.spielmeyerw，ellismh，chandlerpm(2002)semidwarf(sd-1)，″greenrevolution″rice，containsadefectivegibberellin20-oxidasegene.proceedingsofthenationalacademyofsciencesoftheunitedstatesofametica99：9043-9048sun，h.，qian，q.，wu，k.，luo，j.，wang，s.，zhang，c.，ma，y.，liu，q.，huang，x.，yuan，q.，etal.(2014).heterotrimericgproteinsregulatenitrogen-useefficiencyinrice.nat.genet.46.652-656.takedas，matsuokam(2008)geneticapproachestocropimprovement：respondingtoenvironmentalandpopulationchanges.naturereviewsgenetics9：444-457tanksley，s.d.，andnelson，j.c.(1996).advancedbackcrossqtlanalysis：amethodforthesimultaneousdiscoveryandtransferofvaluableqtlsfromunadaptedgermplasmintoelitebreedinglines.theor.appl.genet.92，191-203.vos，p.，hogers，r.，bleeker，m.，reijans，m.，vandelee，t.，hornes，m.，frijters，a.，pot，j.，peleman，j.，kuiper，m.，etal.(1995).aflp：anewtechniquefordnafingerprinting.nucleicacidsres.23，4407-4414.wangh-jc-j(2008)molecularregulationofsink-sourcetransitioninriceleafsheathsduringtheheadingperiod.actaphysiologiaeplantarum30：639-649wang，e.，wang，j.，zhu，x.，hao，w，wang，l.，li，q.，zhang，l.，he，w，lu，b.，lin，h.，etal.(2008).controlofricegrain-fillingandyieldbyagenewithapotentialsignatureofdomestication.nat.genet.40，1370-1374.wang，h.，ye，s.，andmou，t.(2016).molecularbreedingofricerestorerlinesandhybridsforbrownplanthopper(bph)resistanceusingthebph14andbph15genes.rice9，53.wang，s.，wu，k.，yuan，q.，liu，x.，liu，z.，lin，x.，zeng，r.，zhu，h.，dong，g，qian，q.，etal.(2012).controlofgrainsize，shapeandqualitybyosspl16inrice.nat.genet.44，950-954.wangy，lij(2008)molecularbasisofplantarchitecture.annualreviewofplambiology59：253-279wang，s.，li，s.，liu，q.，wu，k.，zhang，j.，wang，s.，wang，y.，chen，x.，zhang，y.，gao，c.，etal.(2015b).theosspl16-gw7regulatorymoduledeterminesgrainshapeandsimultaneouslyimprovesriceyieldandgrainquality.nat.genet.47，949-954.wang，y.，xiong，g，hu，j.，jiang，l.，yu，h.，xu，j.，fang，y.，zeng，l.，xu，e.，xu，j.，etal.(2015a).copynumbervariationatthegl7locuscontributestograinsizediversityinrice.nat.genet.47，944-948.wangy，lij(2011)branchinginrice.currentopinioninplantbiology14：94-99wei，x.，xu，j.，guo，h.，jiang，l.，chen，s.，yu，c.，zhou，z.，hu，p.，zhai，h.，andwan，j.(2010).dth8suppressesfloweringinrice，influencingplantheightandyieldpotentialsimultaneously.plantphysiol.153，1747-1758.weng，x.，wang，l.，wang，j.，hu，y.，du，h.，xu，c.，xing，y.，li，x.，xiao，j.，andzhang，q.(2014).grainnumber，plantheight，andheadingdate7isacentralregulatorofgrowth，development，andsttessresponse.plantphysiol.164，735-747.wei，x.，jiao，g.，lin，h.，sheng，z.，shao，g.，xie，l，tang，s.，xu，q.，andhu，p.(2017).williams，j.g.，kubelik，a.r.，livak，k.j.，rafalski，j.a.，andtingey，s.v.(1990).dnapolymorphismsamplifiedbyarbitraryprimersareusefulasgeneticmarkers.nucleicacidsres.18，6531-6535.wittwerct(2009)high-resolutiondnameltinganalysis：advancementsandlimitations.humanmutation30：857-859xingy，zhangq(2010)geneticandmolecularbasesofriceyield.annualreviewofplantbiology61：421-442xue，w，xing，y.，weng，x.，zhao，y.，tang，w，wang，l.，zhou，h.，yu，s.，xu，c.，li，x.，etal.(2008).naturalvariationinghd7isanimportantregulatorofheadingdateandyieldpotentialinrice.nat.genet.40，761-767.yan，wh.，wang，p.，chen，h.x.，zhou，h.j.，li，q.p.，wang，c.r.，ding，z.h.，zhang，y.s.，yu，s.b.，xing，y.z.，etal.(2011).amajorqtl，ghd8，playspleiotropicrolesinregulatinggrainproductivity，plantheight，andheadingdateinrice.mol.plant4，319-330.zeng，d.，tian，z.，rao，y.，dong，g.，yang，y.，huang，l.，leng，y.，xu，j.，sun，c.，zhang，g.，etal.(2017).rationaldesignofhigh-yieldandsuperior-qualityrice.nat.plants3，17031.zuo，j.，andli，j.(2014).moleculargeneticdissectionofquantitativetraitlociregulatingricegrainsize.annu.rev.genet.48，99-118.zhousr，yinll，xuehw(2013)functionalgenomicsbasedunderstandingofriceendospermdevelopment.currentopinioninplantbiology16：236-246zuoj，lij(2013)moleculardissectionofcomplexagronomictraitsofrice：ateameffortbychinesescientistsinrecentvears.nationalsciencereview1：253-276。当前第1页1 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