科技日報(bào)訊 (記者馬愛平)近日，中國農(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雜種優(yōu)勢的貢獻(xiàn)，為新時(shí)期玉米自交系創(chuàng)制和雜種優(yōu)勢利用提供理論指導(dǎo)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·植物》上。
玉米單產(chǎn)水平的提升主要取決于父、母本雜種優(yōu)勢群的持續(xù)改良和配組方式的優(yōu)化。然而，現(xiàn)代育種過程中父、母本雜種優(yōu)勢群的遺傳改良規(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份國內(nèi)外不同育種時(shí)期、不同雜種優(yōu)勢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)鑒定和基于重測序的基因型精準(zhǔn)鑒定。通過對超過305萬個(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，研究團(tuán)隊(duì)挖掘出一批相關(guān)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。