研究揭示现代玉米杂种优势群遗传演化的基因组学基础

　　近日，中国农业科学院作物科学研究所玉米优异种质资源发掘与创新利用团队联合国内高校及科研机构共同研究，揭示了玉米父、母本杂种优势群趋同与趋异选择的遗传规律，解析了玉米基因组分化特征及其对杂种优势的贡献，为新时期玉米自交系创制和杂种优势利用提供理论指导。相关研究成果发表在《自然植物（Nature Plants）》。

 

　　玉米单产水平的提升主要取决于父、母本杂种优势群的持续改良和配组方式的优化。然而，现代育种过程中父、母本杂种优势群的遗传改良规律及其基因组学基础尚不清楚。

 

　　该研究收集整理了1604份国内外不同育种时期、不同杂种优势群的代表性玉米自交系，覆盖了全球主要玉米主产区育种应用的父本群和母本群，并针对21个农艺性状开展了多环境、多角度的表型精准鉴定和基于重测序的基因型精准鉴定。通过对超过305万个表型数据点和2.2亿个遗传变异位点分析发现，父本群和母本群的农艺性状改良既存在趋同选择，也存在趋异选择。趋同选择性状多与耐密高产育种目标相关，表现为父、母本群均向花期更早熟、籽粒更大、产量更高等方向改良；而趋异选择性状可能与母本及其杂交种的熟期和籽粒脱水速率相关，表现为穗粗、穗行数、轴重在母本群中降低，而在父本群中增加。在此基础上，挖掘出一批相关的的重要基因和等位基因，并进一步验证了部分基因的功能。该研究为玉米杂交种父、母本群的遗传改良、强优势杂交种的选育及全基因组选择育种技术的开发提供了理论基础与基因资源。

 

　　该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国农科院科技创新工程等项目的资助。

 

　　原文链接：https://www.nature.com/articles/s41477-022-01190-2