4月28日，《自然-遺傳學（Nature Genetics）》在線發表中國農業科學院生物技術研究所玉米功能基因組創新團隊與華南農業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玉米基因組選擇與遺傳改良規律。該成果為加速玉米遺傳改良與精準設計育種提供了理論基礎。
據王海洋研究員介紹，玉米是目前世界第一大農作物，廣泛作為糧食、飼料和工業原材料。在過去幾十年間，經過不斷耐密性品種改良與種植密度提升，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律尚未系統解析?？蒲腥藛T收集了近幾十年來國內外不同育種時期廣泛使用的350份玉米育種材料，經過多環境表型分析，發現現代玉米育種過程中，育種材料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；進一步采用全基因組重測序，結合全基因組關聯分析 ，挖掘出233個與15個農藝性狀有顯著關聯的基因位點；鑒定到1,888個受育種選擇的基因組區域（育種指紋），涉及近5000個功能基因；基因富集分析發現，現代玉米育種主要選擇與生物脅迫抗性、非生物脅迫抗性、植物激素代謝及信號轉導、光信號轉導及開花期調控通路相關的基因。最后，研究者利用CRISPR/Cas9 技術創制功能缺失突變體，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揮重要作用。
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；闡明現代玉米育種過程全基因組選擇與遺傳改良規律，挖掘出一大批調控耐密株型和抗逆性關鍵候選基因，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）遺傳育種規律的解析和優良基因挖掘提供有益借鑒。
該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國農科院科技創新工程、廣東省基礎研究和應用研究重大計劃等項目資助。
