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2015年高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖

梨果实品质性状优异基因发掘与分子育种技术研究

信息来源: 发布日期:2018-11-08 浏览次数:

获 奖 者:吴俊 张绍铃 滕元文 张虎平 吴巨友 陶书田 施泽彬 王迎涛 殷豪 秦改花

获奖单位:南京农业大学 浙江大学

成果简介:

梨是我国的第三大果树树种,针对梨产业存在的优异基因资源缺乏,重要性状分子机制不明,品种改良速度缓慢等突出问题,本项目在国家自然科学基金,国家“863”计划,农业部“948”等项目的支持下,围绕梨果实品质性状,系统开展了优异基因挖掘,分子育种技术和种质创新研究。重要科学发现如下:

1、率先完成国际第一个梨的基因组精细图谱,组装梨全基因组97.1%的序列,注释全基因组42,812个功能基因,发现梨的1,376个特异基因家族;揭示梨的基因组高度杂合特性,发现梨的全基因组复制事件,明确了梨的17 条染色体进化经过全基因组复制,染色体重组和丢失历程。同时,建立了国际首个梨基因组研究数据库平台,实现了数据在国际范围内的共享和利用。利用基因组研究平台,全面发掘控制梨果实糖,石细胞,香气,抗坏血酸,色泽,萼片状态等影响果实内外品质的重要性状功能基因;揭示了miRNA参与梨果实发育和木质素,糖酸等品质性状形成的调控。获得的重要功能和调控基因,为实现梨果实品质性状的遗传改良和分子调控提供了重要的理论基础和基因资源。

2、基于梨基因组序列信息开发1543对SSR,EST-SSR和IRAP标记,占已公开报道的梨分子标记数量96%,改变了国际上同类研究主要采用苹果等其他物种分子标记的落后局面。首次提出一套均匀覆盖梨17条染色体的134对核心SSR标记,并构建了目前国际上标记密度最高的梨SSR和SNP图谱;基于高密度图谱定位了梨果实色泽,石细胞等11个重要农艺性状的32个QTL位点,开发了可鉴定梨果皮色泽等品质性状的分子标记,为开展大规模梨杂种后代分子辅助选择,提高育种效率提供了重要的技术支撑。

3、建立了梨分子标记鉴定和果实重要品质性状评价技术体系。利用分子标记建立了丰富的梨品种资源指纹图谱,揭示了不同地域来源的梨品种资源遗传背景差异和基因交流关系,提出中国白梨品种群和砂梨品种群同源,日本梨为砂梨的一个子集的学术观点。在明确梨果实糖,酸,色泽,石细胞,香气等品质性状生理特征的基础上,筛选出高糖,低酸,低石细胞,果皮红色,香气浓郁,高抗坏血酸等优异资源180份,为开展梨的种质创新提供了亲本资源。

4、围绕高糖,低石细胞,红皮等优良品质性状开展种质创新,共配置杂交组合136个,获得杂交后代近4万株,结合分子辅助选择,筛选优系32个,审定梨新品种3个,分别为:红皮梨品种‘宁霞’,特早熟优质品种“宁早蜜”,优质抗病品种‘夏露’,并已在上海,安徽,浙江,湖北等多个省市示范推广,为现有梨品种结构的调整提供了优良品种资源。

本研究成果共发表论文92篇,其中SCI论文43篇。10篇SCI代表作总影响因子为41.01,共被引用289次,其中他引总次数为237次,SCI他引为170次,论文得到了Nature Communications,Genome Research,Genome Biology,Trends in Plant Science,Plant Physiology,Plant Journal等国际权威期刊研究或综述文章的引用和评述。相关成果不仅丰富了梨果实品质形成的基础理论,发掘的重要功能基因和分子标记为推动现有梨品种的品质性状遗传改良提供了重要的理论依据和技术支撑。