揭示玉米育種耐密性的遺傳改良規(guī)律（2020.4.29 光明日報）

4月28日，《自然-遺傳學》在線發(fā)表中國農業(yè)科學院生物技術研究所玉米功能基因組創(chuàng)新團隊與華南農業(yè)大學等單位合作的最新研究成果，該研究闡析了現代育種過程中玉米的基因組選擇與遺傳改良規(guī)律，為加速玉米遺傳改良與精準設計育種提供了理論基礎。

據中國農科院生物技術研究所王海洋研究員介紹，玉米是目前世界第一大農作物，廣泛作為糧食、飼料和工業(yè)原材料。在過去幾十年間，經過品種改良，玉米單產成倍增長。但玉米現代育種過程中，品種耐密性改良的遺傳基礎和選擇規(guī)律尚未系統(tǒng)解析。

為此，科研人員收集了近幾十年來國內外350份玉米育種材料，分析發(fā)現現代玉米育種過程中，種子均經歷了向更低穗位、更少雄穗分枝數、更緊湊葉夾角及更早開花期方向的趨同選擇。該團隊進一步采用全基因組重測序和關聯(lián)分析，挖掘出233個與15個農藝性狀有顯著關聯(lián)的基因位點，鑒定到1888個受育種選擇的基因組區(qū)域，涉及近5000個功能基因。最后，研究者利用CRISPR/Cas9技術，證明2個在現代玉米育種過程中受到選擇的基因ZmPIF3.3和TSH4，分別在調控玉米株高（穗位高）和雄穗分枝數方面發(fā)揮重要作用。

由此，該研究明確了穗位、雄穗分枝數、葉夾角和開花期對于提高玉米種植耐密性的關鍵作用，為耐密玉米品種遺傳改良提供了方向性指引，同時闡明現代玉米育種過程全基因組選擇與遺傳改良規(guī)律，為玉米耐密抗逆全基因組設計育種提供了理論基礎和基因資源。該研究成果也可為其他作物（如水稻、小麥等）遺傳育種規(guī)律的解析和優(yōu)良基因挖掘提供有益借鑒。