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基因组印记(也称印迹)是一种表观遗传学现象，即处于同一基因座位的两个等位基因间表现出偏好性表达的现象，它们之间的表达差异取决于亲本来源。目前在植物中鉴定到数百个印记基因，但无论是在物种内或物种间它们的保守性都很低。栽培稻(Oryza sativaL.)分为籼(indica)、粳(japonica)两个亚种，它们之间存在生殖隔离，阻碍了遗传物质的充分交流，印记基因在亚种间是否保守依然不清楚。本研究对籼粳亚种间(9311与日本晴间正反交，R9N)、籼稻亚种内(9311与珍汕97间正反交，R9Z)、粳稻亚种内(中花11与日本晴间正反交，RZN)共三组正反杂交种授粉5-7天后的胚与胚乳进行RNA测序，获得如下结果：
1.印记基因主要存在于胚乳中。在胚中共鉴定到4个印记基因，其中一个为父本偏好性表达基因(parternally expressed gene, PEG)，其余均为母本偏好性表达基因(maternally expressed gene, MEG)；而在胚乳中共鉴定到913个印记基因，其中大部分为MEGs。
2.各组合中鉴定到的印记基因数目不同。分别在组合R9N、R9Z与RZN中鉴定到546、286与211个印记基因。分别有72个，46个与16个印记基因在R9N与R9Z，R9N与RZN，R9Z与RZN中共同鉴定到。在三个组合中都鉴定到的印记基因有5个(Os01g0151700,Os07g0103100,Os10g0340600,Os11g0679700和Os12g0632800)，它们都是MEGs；RT-PCR后测序进一步证实了它们的MEG特性。
3.部分印记基因以两基因串联的形式成簇分布于染色体上。R9N中形成簇的印记基因占总共鉴定到的印记基因的26.7%，R9Z中为10.5%，RZN中为38.9%。
4.与玉米和拟南芥比较发现不同物种间保守的印记基因并不多。通过同源比对发现水稻与拟南芥间，水稻与玉米间保守的印记基因分别有15个和27个。它们的功能多种多样。
5.鉴定到的MEGs中大部分基因参与能量代谢与种子发育。通过GO分析发现MEGs主要富集于碳水化合物代谢与生物合成过程、氮营养代谢与跨膜转运。对鉴定到的5个共有的MEGs中的两个基因进行了基因编辑，与野生型相比，它们的灌浆速率变慢，最终导致充实度降低。
本研究为水稻乃至禾谷类作物中印记基因的功能分析提供了重要资源。
多亲本高级互交群体(multi-parent advancedgeneration inter-cross，MAGIC)兼有双亲本群体QTL检测能力强和关联群体定位精度高的优势。然而，在前人的研究中，常用基于SNP(single nucleotide polymorphism)水平的GWAS(genome wide association study)进行QTL(quantitative trait loci)定位，并未最大程度地利用该类群体的优势。本研究构建了基于bin-GWAS的QTL定位方法，对8亲本MAGIC群体进行开花期QTL的扫描。主要结果如下：
1.水稻8亲本MAGIC群体的构建。本研究选择遗传多样性大的8个品种，经过3轮成对杂交，获得8元F1家系，随后通过单粒传(single seed descent, SSD)至F7，获得560个RILs(recombinant inbred lines)。
2.8个亲本对群体基因组的贡献除了MH63偏高为15%以外，其余亲本的贡献基本相当，为11.4%~12.7%，符合预期。基因组少数区段存在偏分离现象，其中4个弱偏分离区段与已克隆的影响育性的基因OsJAG，OsCP1，S5和TMS2相邻，还有一个区段内包含一个已克隆的育性基因RMS。
3.系统发生树及主成分分析显示MAGIC群体不存在明显的群体结构。
4.构建包含12405个bin的MAGIC群体的bin图，bin的长度变异幅度从10kb到900kb，其中84.1%的bin的长度大约在10~50kb，平均长度为29.2kb。平均每个家系282.1个bin。
5.基于SNP水平的GWAS在2017和2018年分别检测到4个和5个QTL。其中3个QTL在两年重复检测到，4个QTL在Hd3a，Ghd7.1，Ghd8，Ehd1附近。基于bin水平的GWAS在2017年和2018年分别检测到6个和5个QTL。其中4个在两年重复检测到，4个QTL在Hd3a，Ghd7.1，Ghd8，Ehd1附近，1个QTL位于一个长30kb的包含Hd1的bin中。
6.多重比较将不同QTL的8个亲本的等位基因分为不同的类型。按照抽穗期的效应大小，将8个亲本的Hd1等位基因型分为5类，相较于Hd1-1，其余等位型的抽穗期分别提前3天、8天、11天、14天。Hd3a与Ghd7.1可分为2类，相较于Hd3a-1，Hd3a-2提前10天抽穗；相较于Ghd7.1-1，Ghd7.1-2延迟10天抽穗。Ghd8可分为4类，相较于Ghd8-1，其余等位型分别延迟抽穗3天，6天，10天。Ehd1可分为3类，相较于Ehd1-1，其余等位型分别提前5天，7天抽穗。
总之，在MAGIC群体中，基于bin水平的GWAS具有更强的QTL检测能力，并能够鉴定优良等位基因，为育种服务。
1.印记基因主要存在于胚乳中。在胚中共鉴定到4个印记基因，其中一个为父本偏好性表达基因(parternally expressed gene, PEG)，其余均为母本偏好性表达基因(maternally expressed gene, MEG)；而在胚乳中共鉴定到913个印记基因，其中大部分为MEGs。
2.各组合中鉴定到的印记基因数目不同。分别在组合R9N、R9Z与RZN中鉴定到546、286与211个印记基因。分别有72个，46个与16个印记基因在R9N与R9Z，R9N与RZN，R9Z与RZN中共同鉴定到。在三个组合中都鉴定到的印记基因有5个(Os01g0151700,Os07g0103100,Os10g0340600,Os11g0679700和Os12g0632800)，它们都是MEGs；RT-PCR后测序进一步证实了它们的MEG特性。
3.部分印记基因以两基因串联的形式成簇分布于染色体上。R9N中形成簇的印记基因占总共鉴定到的印记基因的26.7%，R9Z中为10.5%，RZN中为38.9%。
4.与玉米和拟南芥比较发现不同物种间保守的印记基因并不多。通过同源比对发现水稻与拟南芥间，水稻与玉米间保守的印记基因分别有15个和27个。它们的功能多种多样。
5.鉴定到的MEGs中大部分基因参与能量代谢与种子发育。通过GO分析发现MEGs主要富集于碳水化合物代谢与生物合成过程、氮营养代谢与跨膜转运。对鉴定到的5个共有的MEGs中的两个基因进行了基因编辑，与野生型相比，它们的灌浆速率变慢，最终导致充实度降低。
本研究为水稻乃至禾谷类作物中印记基因的功能分析提供了重要资源。
多亲本高级互交群体(multi-parent advancedgeneration inter-cross，MAGIC)兼有双亲本群体QTL检测能力强和关联群体定位精度高的优势。然而，在前人的研究中，常用基于SNP(single nucleotide polymorphism)水平的GWAS(genome wide association study)进行QTL(quantitative trait loci)定位，并未最大程度地利用该类群体的优势。本研究构建了基于bin-GWAS的QTL定位方法，对8亲本MAGIC群体进行开花期QTL的扫描。主要结果如下：
1.水稻8亲本MAGIC群体的构建。本研究选择遗传多样性大的8个品种，经过3轮成对杂交，获得8元F1家系，随后通过单粒传(single seed descent, SSD)至F7，获得560个RILs(recombinant inbred lines)。
2.8个亲本对群体基因组的贡献除了MH63偏高为15%以外，其余亲本的贡献基本相当，为11.4%~12.7%，符合预期。基因组少数区段存在偏分离现象，其中4个弱偏分离区段与已克隆的影响育性的基因OsJAG，OsCP1，S5和TMS2相邻，还有一个区段内包含一个已克隆的育性基因RMS。
3.系统发生树及主成分分析显示MAGIC群体不存在明显的群体结构。
4.构建包含12405个bin的MAGIC群体的bin图，bin的长度变异幅度从10kb到900kb，其中84.1%的bin的长度大约在10~50kb，平均长度为29.2kb。平均每个家系282.1个bin。
5.基于SNP水平的GWAS在2017和2018年分别检测到4个和5个QTL。其中3个QTL在两年重复检测到，4个QTL在Hd3a，Ghd7.1，Ghd8，Ehd1附近。基于bin水平的GWAS在2017年和2018年分别检测到6个和5个QTL。其中4个在两年重复检测到，4个QTL在Hd3a，Ghd7.1，Ghd8，Ehd1附近，1个QTL位于一个长30kb的包含Hd1的bin中。
6.多重比较将不同QTL的8个亲本的等位基因分为不同的类型。按照抽穗期的效应大小，将8个亲本的Hd1等位基因型分为5类，相较于Hd1-1，其余等位型的抽穗期分别提前3天、8天、11天、14天。Hd3a与Ghd7.1可分为2类，相较于Hd3a-1，Hd3a-2提前10天抽穗；相较于Ghd7.1-1，Ghd7.1-2延迟10天抽穗。Ghd8可分为4类，相较于Ghd8-1，其余等位型分别延迟抽穗3天，6天，10天。Ehd1可分为3类，相较于Ehd1-1，其余等位型分别提前5天，7天抽穗。
总之，在MAGIC群体中，基于bin水平的GWAS具有更强的QTL检测能力，并能够鉴定优良等位基因，为育种服务。