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玉米所在玉米种质资源群体分化和遗传改良规律研究方面取得新进展

发布时间2025-03-21   阅读次数:

 

近日,玉米所赵久然/王凤格团队在国际著名植物学期刊《Journal of Integrative Plant Biology》在线发表了题为“Insights into the genomic divergence of maize heterotic groups in China”的科研论文,系统阐述了我国玉米种质资源的群体分化基因组特征和群体间的遗传改良规律。

本研究广泛收集玉米自交系种质共5822份,利用自主研发的Maize6H-60K基因芯片进行基因型鉴定。群体结构分析表明,5822份自交系可划分为7大类群,与我国现代玉米育种中广泛应用的核心育种群体相一致。进一步研究发现,5822份自交系的叶绿体胞质类型划分为CC Ⅰ、CC Ⅱ和CC Ⅲ,其中320份为CC Ⅰ型、647份为CC Ⅱ型、4855份为CC Ⅲ型。胞质类型CC Ⅰ和CC Ⅱ主要集中于黄改群(HG1)和旅大红骨群(HG2),且CC Ⅱ具有温带玉米种质(GRG2)和热带/亚热带玉米种质(GRG4)特征,意味着我国玉米温带种质和热带/亚热带种质间存在着遗传渗入。

杂种优势群基因组特征分析发现,等位基因频率的增加和基因型的固定是驱动杂种优势群分化的主要因素。杂种优势群间90.38%的基因组分化区间为特异性分化区间,分化区间的染色体分布表现出明显的不均一性和差异性,表明特定基因组区间的分化和分化基因组的差异是杂种优势群间差异分化的主要原因。

全基因组选择消除分析表明,选择在玉米群体分化过程中发挥着重要作用。在7个杂种优势群中鉴定到317个核心选择基因,主要参与生物和非生物胁迫响应、植物防御等生物学过程。通过全基因组关联分析,鉴定到26个与玉米开花时间、行粒数、穗上部叶片数、雄穗分支数等性状紧密相关的核心选择基因,可作为玉米遗传改良的候选基因池,指导玉米育种。基因流分析表明,我国玉米主要杂优模式的不同杂种优势群间的基因交流相对较少。

本研究有助于推动我国玉米种质资源的利用、玉米新种质的创制和杂优模式的优化。

 

5822份玉米自交系的群体结构和遗传关系

皇家娱乐城 为该论文通讯单位。玉米所博士后薛英杰博士为第一作者,助理研究员赵怡锟、博士研究生张云龙和王蕊副研究员为共同第一作者。玉米所王凤格研究员和赵久然研究员为共同通讯作者。该研究得到生物育种-国家科技重大专项(2022ZD04017)、皇家娱乐城 创新能力建设专项( KJCX20230301)和国家数字种业创新中心的资助与支持。

原文链接://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13884

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