上海科技报：上海师大科研团队建立水稻遗传解析新体系

来源：上海科技报 2024年7月13日

标题：上海师大科研团队建立水稻遗传解析新体系

记者：吴苡婷

?记者日前从上海师范大学获悉，该校生命科学学院黄学辉教授团队在《科学》杂志发表了题为“通过‘混血杂交’群体的组学研究揭示水稻性状的遗传构架”的论文。该研究创制了大规模的水稻“混血杂交”群体，开创了一系列遗传学大数据分析新方法，大幅提升了农艺性状遗传解析的效率，为水稻新品种的设计培育提供了基因信息和理论支持。

??哪些基因决定了复杂农艺性状？如何高效解析其中的联系？这些是水稻等作物遗传研究的基本问题，也是实现水稻智能化育种的重要理论基础。

??2017年初，上海师大生命科学学院组建植物数量遗传学科研团队，聚焦国家重大战略目标，锚定该项研究课题。在八年的研究过程中，团队攻克了一个又一个难题，构建了缜密而巧妙的研究思路，创制了研究所需的大规模实验材料，进行了基因组和表型组的测定。摸索出精细且具有创新性的分析方法，挖掘隐藏在大数据之下的重要基因和遗传学规律。

??这项研究涉及农学、生物学、信息学、统计学等多个学科。植物数量遗传学团队中既有作物遗传育种和分子生物学方向的研究者，还有精通生物信息学和统计学的研究者，团队教师平均年龄35岁，他们在充分理解其他领域研究方法、技术和思路的基础上，彼此间高效交流、互动、分工，形成一股合力，不仅联合培养了各有所长的研究生队伍，更构建了一条高效完整的研究链条。

??在每年播种季和插秧季，生命科学学院魏鑫教授带领华桦、张绮、雍开成等师生下田插秧、抢收种子。群体不同材料之间的生育期差异大，收获时间要持续两个月之久，每年10月，在上海市奉贤区刚收完几万份植株的种子，师生马不停蹄地整理种子，赶在11月初运往海南省崖州市进行播种；来年3月底，再赴崖州市收种，运回上海，赶上5月中旬在上海市奉贤区的新一轮播种时间。

??紧接着是持续两年多的大规模性状调查、大数据分析和实验验证。调查高峰期需要百余人同时操作，因为找不到足够多的田间熟练工，所以课题组师生会全员上岗。

??研究所涉DNA建库测序费用高昂，课题组教师王勤、刘杰、陈素卉利用生物化学方法从零开始建立体系，用质粒表达蛋白纯化出所需要的酶，并与博士研究生范炯炯在实验室构建DNA测序文库，摸索出高通量、低成本的技术方案，大大节约了科研经费。大量水稻种子的表型需要考察，但人工调查的标准又不统一，信息与机电工程学院马燕教授前来帮忙，指导学生量身定制了一套人工智能方法，实现了快速精准的图像识别和表型数据采集。在校院各部门的通力协作下，研究得以顺利推进，并最终取得研究的重大突破。

??针对各类水稻育种性状，该研究鉴定到了1207个基因位点，每个性状平均可以检测出27.5个基因位点，并在此基础上系统解析了水稻基因的遗传互作网络。较以往工作，这项研究大幅提升了遗传定位的功效和分辨率，也大大加深了对水稻育种性状形成的了解。

??值得一提的是，在八年的研究过程中，先后有几十名本科生参与了不同阶段的不同环节的研究工作，也取得了一些成果，比如本科生王乐琦、朱旻参与研发了水稻表型测量的自动化平台，该项目在2023年中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛中获得全国铜奖、上海赛区金奖；本科生郜姗参与了田间作业和分子生物学实验等环节，其后续研究获得了2023年全国大学生生命科学竞赛一等奖。此外，本科生中的大多数人后续还进入了中国科学院、浙大、北大等院校继续深造。

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