亞洲栽培稻是世界上最重要也是最古老的糧食作物之一，在亞洲文明和日常生活中扮演著舉足輕重的角色。水稻起源問題也引起了廣泛的研究興趣。經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)不同學(xué)科研究者的不斷探索，已經(jīng)積累了大量水稻馴化起源知識(shí)。但水稻馴化是單次起源還是多次起源尚沒有統(tǒng)一結(jié)論。
美國農(nóng)業(yè)部（USDA）種質(zhì)資源庫在過去100多年時(shí)間里，收集了全球116個(gè)國家和地區(qū)的18,000多份水稻種質(zhì)資源，并基于表型和基因型數(shù)據(jù)系統(tǒng)整理出1,794份核心種質(zhì)（core accessions），進(jìn)一步衍生出203份微核心種質(zhì)（minicore accessions），這203份微核心種質(zhì)可以很好代表全世界栽培稻的遺傳多樣性（圖1）。
中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)成才研究組的汪鴻儒通過對(duì)水稻微核心種質(zhì)材料進(jìn)行低深度重測序，系統(tǒng)研究了亞洲稻的群體結(jié)構(gòu)并用于重要農(nóng)藝性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）。同時(shí)和美國加州大學(xué)Berkeley分校、丹麥哥本哈根大學(xué)以及中國農(nóng)科院作物研究所研究人員合作通過一系列數(shù)據(jù)模擬研究并應(yīng)用于水稻微核心群體，證明了低深度測序在自交群體的關(guān)聯(lián)分析中有著很大的效力。可以通過相對(duì)可操作的小群體通過關(guān)聯(lián)分析直接鑒定到導(dǎo)致直鏈淀粉含量和粒長差異的突變位點(diǎn)，顯示了較高的分辨率。尤為有意思的是，研究人員鑒定到一個(gè)在水稻馴化中被人工選擇的關(guān)鍵性狀——控制種皮顏色的新主效數(shù)量性狀（QTL）位點(diǎn)。目前已克隆的控制種皮顏色基因能解釋粳稻和秈稻的種皮顏色變異，而新鑒定的位點(diǎn)特異性存在于另一水稻亞群aus。結(jié)合之前克隆的基因位點(diǎn)，能很好解釋aus亞群的種皮顏色變異。
這項(xiàng)研究成果不僅優(yōu)化了GWAS鑒定重要農(nóng)藝性狀位點(diǎn)的方法，也提供了水稻馴化過程中一個(gè)趨同進(jìn)化的例子，暗示aus有著相對(duì)獨(dú)立于粳稻和秈稻的馴化歷史。相關(guān)研究成果于2016年5月12日在Molecular Plant 雜志上在線發(fā)表（doi: 10.1016/j.molp.2016.04.018）。汪鴻儒和華大中心的徐訊為共同第一作者，遺傳發(fā)育所研究員儲(chǔ)成才、UC Berkeley教授Rusmus Nielsen和華大中心研究員王俊為共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到科技部“973”、國家自然科學(xué)基金委和植物基因組學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助。
圖：USDA微核心種質(zhì)的各品種所屬亞群及其地理分布
