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研究揭示現代玉米雜種優勢群遺傳演化的基因組學基礎

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  近日,中國農業科學院作物科學研究所玉米優異種質資源發掘與創新利用團隊聯合國內高校及科研機構共同研究,揭示了玉米父、母本雜種優勢群趨同與趨異選擇的遺傳規律,解析了玉米基因組分化特征及其對雜種優勢的貢獻,為新時期玉米自交系創制和雜種優勢利用提供理論指導。相關研究成果發表在《自然植物(Nature Plants)》。

  玉米單產水平的提升主要取決于父、母本雜種優勢群的持續改良和配組方式的優化。然而,現代育種過程中父、母本雜種優勢群的遺傳改良規律及其基因組學基礎尚不清楚。

  該研究收集整理了1604份國內外不同育種時期、不同雜種優勢群的代表性玉米自交系,覆蓋了全球主要玉米主產區育種應用的父本群和母本群,并針對21個農藝性狀開展了多環境、多角度的表型精準鑒定和基于重測序的基因型精準鑒定。通過對超過305萬個表型數據點和2.2億個遺傳變異位點分析發現,父本群和母本群的農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育種目標相關,表現為父、母本群均向花期更早熟、籽粒更大、產量更高等方向改良;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,表現為穗粗、穗行數、軸重在母本群中降低,而在父本群中增加。在此基礎上,挖掘出一批相關的的重要基因和等位基因,并進一步驗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、強優勢雜交種的選育及全基因組選擇育種技術的開發提供了理論基礎與基因資源。

  

  

  

  該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中國農科院科技創新工程等項目的資助。

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

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