7月5日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所國家基因研究中心韓斌研究組與上海師范大學黃學輝研究組、中國水稻所和福建農科院合作在《自然-通訊》（Nature Communications）雜志上發表了題為Dissecting a heterotic gene through GradedPool-Seq mapping informs a rice-improvement strategy 的研究論文。該研究開發了一種新的數量性狀（QTL）定位方法，并快速克隆到水稻產量性狀雜種優勢基因GW3p6（OsMADS1），為雜種優勢育種和品種改良提供了新的策略。
雜種優勢育種極大地提高了糧食產量，為解決糧食危機做出了巨大貢獻。該研究組之前的工作已經揭示了水稻產量相關的雜種優勢遺傳機制：雜種優勢的遺傳機制不是由于雙親基因“雜”產生的超顯性互作效應，而是主要基于雙親優良基因以顯性和不完全顯性的聚合效應。然而，與水稻產量雜種優勢相關的優良基因所知甚少，之前尚沒有水稻雜種優勢基因（Heterotic gene）或QTL被克隆，其中一部分原因就是克隆雜種優勢基因非常耗時耗力。
韓斌研究組以此為出發點，開發了一套新的數量性狀基因定位方法—GradedPool-Seq（GPS）。該方法基于F2樣品材料混合池測序的策略，直接從表型差異大的雙親F2后代中精確定位基因。該方法不僅提高了定位基因的分辨率，而且大幅度降低了成本。通過該方法，成功在多套雜交稻群體中定位到已知與未知的雜種優勢相關基因，并且在“廣兩優676”雜交稻F2群體中定位到與千粒重相關的雜種優勢基因GW3p6。進一步圖位克隆發現來自于雄性不育系（母本）中的GW3p6是OsMADS1的等位基因，并且GW3p6剪切方式的改變造成粒重與產量的增加。通過構建近等基因系發現，GW3p6顯著提高水稻產量、增加粒重和粒長，但是不影響其他農藝性狀。同時將GW3p6與另一個分蘗相關雜種優勢基因PN3q23聚合，進一步提高了水稻產量。這些結果證明在自交系中聚合優良的純合型雜種優勢基因，可以不通過培育雜交稻的方式，同樣實現雜種優勢類似的產量增加。另外GPS方法與該研究也為雜種優勢育種以及品種改良提供了新的高效設計育種思路。
分子植物卓越中心博士生王長盛和唐詩燦為該論文的共同第一作者，韓斌與黃學輝為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和中科院先導B項目的資助。
圖：A）GPS定位QTL的流程；B)雜種優勢基因定位及設計育種示意圖
（彩色圓點代表優良基因）
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