中国农业科学｜浙江大学现代种业研究所舒庆尧课题组揭示籼稻品种逆转座子Tos17的基因组分布与转座活性

转座子（transposon element，TE）是一段可移动的DNA序列，分为DNA转座子和逆转录转座子（retrotransposons，RTNs）。Tos17是水稻基因组中一种具有长末端重复（long terminal repeat，LTR）序列的RTNs。粳稻品种日本晴（Nipponbare）携带2个Tos17拷贝，分别位于第7（Tos17^Chr.7）和第10（Tos17^Chr.10）染色体。在组织培养过程中，Tos17^Chr.7可被激活，形成新的拷贝插入基因组的其他区域，但其活性在正常植株生长中再次受到抑制。由于水稻基因编辑育种和基于花药培养的单倍体育种都需要经过组织培养过程，存在激活Tos17^Chr.7插入其他功能基因、影响育成材料应用价值的风险。籼稻亚种遗传多样性远比粳稻丰富，也是生产应用中栽培稻的主要类型，但对其基因组中Tos17的特征特性尚缺乏认识，因此，开展籼稻Tos17的研究可丰富和完善水稻Tos17基因组学知识，确定组织培养可否激活其转座对基于花药培养的单倍体育种和基于愈伤组织遗传转化的水稻转基因及基因编辑育种具有重要的指导意义。

近期，浙江大学现代种业研究所/水稻生物育种全国重点实验室舒庆尧课题组完成的题为“籼稻品种基因组中逆转座子Tos17的鉴定与研究”的研究在《中国农业科学》2025年第58卷15期正式发表。

该研究从公共数据库中获取籼稻品种或杂交稻亲本的高质量基因组重测序数据，定制开发程序鉴定和分析Tos17的插入位点，并采用IGV软件和PCR验证鉴定结果。通过层次聚类和主成分分析对品种进行分类，基于全基因组单核苷酸多态性（single-nucleotide polymorphism，SNP）数据构建系统发育树，并运用Mantel检验评估其与Tos17单倍型的关联性。同时，采用农杆菌介导法培育籼稻品种成熟胚愈伤组织转化植株，并分析其Tos17数量的变化。

水稻基因组中Tos17鉴定的生信分析流程示意图

该研究开发了一个鉴定Tos17的程序Tos17-finder，在1 511份籼稻品种中共鉴定到23个插入不同位置的Tos17。

Tos17插入位点在基因组上的插入示意图 

12个Tos17位于已注释基因的内部或其上下游2 kb范围内，其余11个位于基因间区。1 511个品种在第10染色体上均有一个与日本晴一致的Tos17（Tos17^Chr.10），在第2染色体上有2个高频率出现的拷贝，即Tos17^Chr.2-1（79.0%）和Tos17^Chr.2-2（83.7%），但只有85个（5.6%）品种携带Tos17^Chr.7。Tos17在每个品种的平均拷贝数为4.0个，其中，有11个品种的Tos17拷贝数多达8个，还有35个品种只检测到Tos17^Chr.10。

籼稻品种的Tos17及其在基因组中的分布

携带8个Tos17拷贝的籼稻品种

根据基因组SNP，将1 511个品种分为3个亚群，每个亚群均与Tos17单倍型存在一定相关性。采用农杆菌介导遗传转化，共培育5个籼稻品种的125株T₀转基因苗，并获得了高质量基因组重测序数据，经分析，未发现有新的Tos17插入。开发了一个能准确区分Tos17 ^Chr.7和其他Tos17的分子标记。

1 511个籼稻品种群体中Tos17插入多态性与基因组遗传距离的协同进化模式分析

籼稻125个T₀转化植株携带的Tos17拷贝

鉴别两类水稻逆转座子Tos17的分子标记

综上， 籼稻品种中Tos17的基因组学特征与粳稻品种日本晴存在一定差异，可以用本试验开发的分子标记快速检测待测材料是否携带可被激活的Tos17^Chr.7。

浙江大学现代种业研究所舒庆尧教授为该论文通讯作者，罗嘉锐为第一作者。

该研究得到科技部“十四五”重点研发计划（2022YFD12007）、江苏省重点研发计划（BE2023336）、海南省自然科学基金高层次人才项目（322RC741）、浙江大学海南研究院专职科研人员启动项目（0201-6602-A12201）的资助。

全文链接：

《籼稻品种基因组中逆转座子Tos17的鉴定与研究》

文献引用：

罗嘉锐, 吴三玲, 郭芾, 刘振, 宋婧含, 谭瑗瑗, 舒庆尧. 籼稻品种基因组中逆转座子Tos17的鉴定与研究[J]. 中国农业科学, 2025, 58(15): 2933-2947.

LUO JiaRui, WU SanLing, GUO Fu, LIU Zhen, SONG JingHan, TAN YuanYuan, SHU QingYao. Identification and Characterization of Retrotransposon Tos17 in the Genomes of Indica Rice[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(15): 2933-2947.