研究揭示現(xiàn)代玉米雜種優(yōu)勢(shì)群遺傳演化的基因組學(xué)基礎(chǔ)

　　近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所玉米優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)高校及科研機(jī)構(gòu)共同研究，揭示了玉米父、母本雜種優(yōu)勢(shì)群趨同與趨異選擇的遺傳規(guī)律，解析了玉米基因組分化特征及其對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)的貢獻(xiàn)，為新時(shí)期玉米自交系創(chuàng)制和雜種優(yōu)勢(shì)利用提供理論指導(dǎo)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然植物（Nature Plants）》。

 

　　玉米單產(chǎn)水平的提升主要取決于父、母本雜種優(yōu)勢(shì)群的持續(xù)改良和配組方式的優(yōu)化。然而，現(xiàn)代育種過(guò)程中父、母本雜種優(yōu)勢(shì)群的遺傳改良規(guī)律及其基因組學(xué)基礎(chǔ)尚不清楚。

 

　　該研究收集整理了1604份國(guó)內(nèi)外不同育種時(shí)期、不同雜種優(yōu)勢(shì)群的代表性玉米自交系，覆蓋了全球主要玉米主產(chǎn)區(qū)育種應(yīng)用的父本群和母本群，并針對(duì)21個(gè)農(nóng)藝性狀開展了多環(huán)境、多角度的表型精準(zhǔn)鑒定和基于重測(cè)序的基因型精準(zhǔn)鑒定。通過(guò)對(duì)超過(guò)305萬(wàn)個(gè)表型數(shù)據(jù)點(diǎn)和2.2億個(gè)遺傳變異位點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn)，父本群和母本群的農(nóng)藝性狀改良既存在趨同選擇，也存在趨異選擇。趨同選擇性狀多與耐密高產(chǎn)育種目標(biāo)相關(guān)，表現(xiàn)為父、母本群均向花期更早熟、籽粒更大、產(chǎn)量更高等方向改良；而趨異選擇性狀可能與母本及其雜交種的熟期和籽粒脫水速率相關(guān)，表現(xiàn)為穗粗、穗行數(shù)、軸重在母本群中降低，而在父本群中增加。在此基礎(chǔ)上，挖掘出一批相關(guān)的的重要基因和等位基因，并進(jìn)一步驗(yàn)證了部分基因的功能。該研究為玉米雜交種父、母本群的遺傳改良、強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交種的選育及全基因組選擇育種技術(shù)的開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)與基因資源。

 

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41477-022-01190-2