随着育种技术的不断进步，分子标记辅助选择（MAS）和基因组选择（GS）逐渐成为作物遗传改良领域中不可或缺的工具。受基因的上位性和多效性的影响，设计合理的MAS和GS育种方案充满挑战性。
近期，湖南农业大学植物保护学院生物信息学研究团队李兰芝副教授课题组完成的题为“Epistasis-aware genome-wide association studies provide insights into the efficient breeding of high-yield and high-quality rice”的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2024年8期正式发表。
该研究对113个籼稻品种（V）及565个杂交种（TC）的12个品质性状和9个农艺性状进行了考虑上位性的GWAS分析，共检测到381个主效显著相关位点（SAL）和1759个与这些主效SALs发生了上位性互作的微效SALs。为研究上位性互作在聚合育种中的影响，该研究通过对候选基因的优势单倍型和微效SALs的理想等位基因进行聚合分析，挖掘了39个有利于性状改良的MAS分子模块（图1），表明了聚合理想的上位性等位基因和优异单倍型有助于提高 MAS 的效率。为了解析控制农艺性状或品质性状的基因的多效性，该研究利用主效 SAL 和微效SAL 间的 LD 构建了遗传网络（图2）。遗传网络显示631个（29%）至少与3个性状相关的SAL聚集为91个多效性基因座，其中29个多效基因座位于已知基因内或附近以及62个未被报道的多效基因座。
图2 水稻农艺性状和品质性状的遗传网络
图3 基于不同类型显著关联位点（SALs）的基因组预测（GS）精度
湖南农业大学植物保护学院生物信息学研究团队李兰芝副教授为该文章的通讯作者，何小刚硕士为该文章第一作者。
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Xiaogang He, Zirong Li, Sicheng Guo, Xingfei Zheng, Chunhai Liu, Zijie Liu, Yongxin Li, Zheming Yuan, Lanzhi Li. 2024. Epistasis-aware genome-wide association studies provide insights into the efficient breeding of high-yield and high-quality rice. Journal of Integrative Agriculture, 23(8): 2541-2556.
研究团队简介
李兰芝副教授（左起第一排第二位）
湖南农业大学植物保护学院生物信息学研究团队由袁哲明教授领衔，李兰芝副教授为该生物信息学硕士点领衔人，课题组主要从事水稻农艺性状和品质性状的全基因组关联和基因组选择预测研究，旨在为水稻的高产优质遗传育种提供一定的科学指导。近年来，李兰芝副教授先后主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后基金面上项目、中国博士后特别资助项目、湖南省自然科学基金、湖南省教育厅重点项目等20余项。已在Nature Communications, Journal of Integrative Agriculture (JIA) 等SCI杂志上发表研究论文30余篇，荣获高等教育自然科学奖、湖南省教学成果奖、湖南农业大学自然科学奖各1项，承担省一流专业本科课程、湖南省在线精品课程各1门。
| 图文由湖南农业大学生物信息学团队李兰芝副教授课题组提供
Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。
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