【資料圖】
工人日報-中工網(wǎng)記者 黃哲雯 通訊員 崔艷
1月17日,中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所玉米功能基因組創(chuàng)新團隊與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位合作,構(gòu)建了玉米核心自交系泛基因組、對14個自交系及其雜交種進行比較分析,解析了玉米雜種優(yōu)勢形成機理。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然·遺傳學(xué)(Nature Genetics)》上。
雜種優(yōu)勢是指雜種第一代往往比雙親表現(xiàn)出更優(yōu)良性狀的現(xiàn)象,利用雜種優(yōu)勢是作物育種最主要方法之一。玉米是世界第一大農(nóng)作物,也是雜種優(yōu)勢最強、應(yīng)用最成功的作物,目前97%以上的玉米品種都是基于雜種優(yōu)勢的雜交種。但長期以來,玉米雜種優(yōu)勢形成的機理一直未能闡述清楚,導(dǎo)致雜交種的選育主要依賴于經(jīng)驗,因此闡明雜種優(yōu)勢的形成機理對進一步縮短育種周期,提高育種效率,獲得突破性新品種具有重要的理論意義。
圖注:組裝12份核心種質(zhì)完整基因組,解析玉米雜種優(yōu)勢形成機理
據(jù)介紹,該研究篩選代表全世界范圍內(nèi)幾乎所有溫帶玉米雜種優(yōu)勢類群的12份骨干玉米自交系,通過三代測序等技術(shù)組裝了它們的高質(zhì)量基因組,結(jié)合已發(fā)表的B73和Mo17基因組,對這14個自交系及其兩兩組配所得的雜交種進行比較分析,發(fā)現(xiàn)玉米自交系間存在著大量由大片段的DNA插入或缺失等導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變異,而這些結(jié)構(gòu)變異對基因表達變化及雜種優(yōu)勢類群分化具有重要貢獻,玉米雜種優(yōu)勢與親本間結(jié)構(gòu)變異的數(shù)量呈顯著正相關(guān),而與親本基因組間相似程度呈顯著負相關(guān),說明玉米雜種優(yōu)勢與雙親基因組水平的遺傳互補性密切相關(guān),為雜種優(yōu)勢的遺傳互補模型提供了強有力的支持。? ? ?
結(jié)合遺傳和分子生物學(xué)證據(jù),該研究挖掘到ZmACO2和ARGOS1 2個關(guān)鍵產(chǎn)量雜種優(yōu)勢位點,證明了其以超顯性效應(yīng)發(fā)揮作用。
據(jù)悉、該研究將大大促進世界范圍內(nèi)玉米功能基因組研究的推進,也為闡明玉米雜種優(yōu)勢機理及培育高產(chǎn)雜交玉米品種奠定了堅實的理論基礎(chǔ)和遺傳資源。
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