北京市农林科学院玉米所在玉米X群新种质基因组演变及其高产遗传基础解析方面取得重要进展

　　近日，北京市农林科学院玉米所在植物科学1区Top期刊Frontiers in Plant Science（2022 IF=5.6）在线发表题为“Genomic analysis of a new heterotic maize group reveals key loci for pedigree breeding”的研究论文。该研究从全基因组水平上解析了X系在育种改良过程中的基因组演变规律，揭示了其高产的关键位点和靶基因，为基因组育种奠定了理论基础。

 

　　玉米所利用外引种质X1132x，创制选育出了京724、京725、京464、京MC01等多个优良玉米自交系（统称为X系），并在此基础上采用“X群×黄改群”强杂优模式培育出了京科968（京724×京92）、京农科728（京MC01×京2416）、京科665（京725×京92）、NK718（京464×京2416）等系列新品种。为解析X系育种改良过程中全基因组的演变和高产关键基因，本研究通过对512个玉米自交系进行群体遗传分析，发现X系与黄改群自交系遗传距离最远、杂种优势最强。通过对代表性X系进行产量相关性状分析，结果表明X系几乎所有产量性状均优于选系亲本。进一步对这些骨干系进行全基因组测序，通过分析双亲转移到X系的IBD片段，从双亲中分别鉴定出29和28个IBD保守区段（ICRs），各占亲本基因组的28.8%和12.8%。基于π、Tajima's D和CLR分析，分别鉴定到103、89和131个选择性消除区段（SSWs）。其中，96.13%为ICRs与SSWs共定位，表明SSWs信号集中在ICRs中，揭示这些重叠区域是X系育种改良的关键区段。利用性状本体注释系统（TO）等在ICRs和SSWs中鉴定并注释了171个玉米产量性状相关基因。通过对来自DH群体的240个株系进行QTL定位，鉴定出10个产量相关性状的55个QTLs。此外，在ICRs和SSWs中检测到3个QTL簇，并最终确定了X系高产的3个关键基因UB2、PHO1和FIE1。

 

　　玉米所李志勇、李春辉为该论文的共同第一作者，赵久然研究员、宋伟研究员和王元东研究员为通讯作者。该研究得到了北京市农林科学院基因组学育种协同创新中心建设项目（KJCX201907-2）以及北京学者项目（BSP041）的资助。