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我院玉米所在玉米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
类型：科技成果
发布时间：2023-08-30
来源：北京市农林科学院
近日，我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。
玉米所利用国外优新种质X1132x构建基础选系群体，创制选育出了京724、京725、京464、京MC01等系列优良玉米自交系（统称为X系），并在此基础上探索出“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系聚合了基础选系群体两亲本的主要优点，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。
