点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:实践经验理论化 科学家揭示现代玉米杂种优势群遗传规律
首页> 光明科普云> 科普中国智惠农民> 农科前沿 > 正文

实践经验理论化 科学家揭示现代玉米杂种优势群遗传规律

来源:光明网-科普中国2022-07-28 17:06

实践经验理论化 科学家揭示现代玉米杂种优势群遗传规律   

  中国农业科学院作物科学研究所玉米优异种质资源发掘与创新利用团队联合华南农业大学、中国农业科学院生物技术研究所等单位研究揭示了玉米父、母本杂种优势群趋同与趋异选择的遗传规律,解析了玉米基因组分化特征及其对杂种优势的贡献,通过总结过去,将玉米育种实践经验理论化,为新时期玉米自交系创制和杂种优势利用提供理论指导。7月18日,相关研究成果在《自然-植物(Nature Plants)》在线发表。

  据王天宇研究员介绍,玉米杂交种(单交种)与其父母本相比,具有很强的杂种优势。玉米单交种自从20世纪60年代开始在生产上大面积推广,迄今其利用率已达到近100%。玉米单交种是由分别来自母本杂种优势群和父本杂种优势群的自交系杂交组配而成,而杂优模式是指特定的母本群和父本群中个体杂交后具有强杂种优势的配组方式。国内外半个多世纪的育种史表明,玉米单产水平的提升主要取决于父、母本杂种优势群的持续改良和杂优模式的优化。然而,现代育种过程中父、母本杂种优势群的遗传改良规律及其基因组学基础尚不清楚。

实践经验理论化 科学家揭示现代玉米杂种优势群遗传规律

玉米种质资源的杂种优势群划分

  该研究收集整理了1604份国内外不同育种时期、不同杂种优势群的代表性玉米自交系,覆盖了全球主要玉米主产区育种应用的父本群和母本群,并针对21个农艺性状开展了多环境、多角度的表型精准鉴定和基于重测序的基因型精准鉴定。通过对超过305万个表型数据点和2.2亿个遗传变异位点的分析,发现父本群和母本群的农艺性状改良既存在趋同选择也存在趋异选择。趋同选择性状多与耐密高产育种目标相关,表现为父母本群均向花期更早熟、散粉-吐丝间隔期更短、穗位更低、雄穗分枝数更少、产量更高、行粒数更多、出籽率更高、籽粒更大、粒重更重方向改良;而趋异选择性状可能与母本及其杂交种的熟期和籽粒脱水速率相关,表现为穗粗、穗行数、轴重性状在母本群中降低,而在父本群中增加。在此基础上,挖掘出一批与父、母本杂优群性状趋同和趋异选择的重要基因和等位基因,且发现父、母本杂优群中有利等位基因积累的多少与趋同和趋异性状改良呈高度相关。进一步研究发现,现代育种过程中父、母本杂优群之间一些基因组区域的遗传分化不断增强,并且这些基因组区段或基因的持续分化是决定玉米杂种优势的重要遗传学基础。此外,进一步验证了两个现代育种过程中趋同选择基因ZmEMF1L1和 ZmKW10和一个分化基因ZmKOB1在调控玉米开花期、籽粒大小和杂种优势方面的作用。本研究为玉米杂交种父、母本杂优群的遗传改良、强优势杂交种的选育及全基因组选择育种技术的开发提供了坚实的理论基础与基因资源。

  作科所李春辉副研究员为第一作者,作科所关红辉博士、诺禾致源荆鑫、华南农业大学李耀耀博士、中国农科院生物技术研究所王宝宝研究员为并列第一作者;作科所王天宇研究员、黎裕研究员,华南农大王海洋教授、加州大学戴维斯分校Jeffrey Ross-Ibarra教授、诺禾致源焦成智为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程等项目的资助。

科普中国智惠农民

学术支持

中国农业科学院

制作

光明网科普事业部

记者

宋雅娟 张蕃

实践经验理论化 科学家揭示现代玉米杂种优势群遗传规律

 

[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平出席金砖国家领导人第十八次会晤第一阶段会议并发表重要讲话

独家策划

推荐阅读
拍卖会是全国优质种公牛资源展示的舞台。与华西牛同台竞争的,不乏安格斯、西门塔尔等国内外优质牛,可近4届“标王”无一例外都花落华西牛。
2026-09-14 09:26
甲烷的“存在感”远不及二氧化碳,但增温效应不容小觑。有研究认为湖泊贡献了全球自然甲烷排放的75%,也有测算认为占比不足两成。但实际排放多少、国际模型是否适用于我国,长期缺乏本土实测验证。
2026-09-14 09:25
位于今青海省海西州格尔木市南部的布尔汗布达山山体,是当代地质学界、地理学界公认的东昆仑主干,也是青藏公路、青藏铁路的关键地标——昆仑山口所在地。
2026-09-14 09:14
近日,记者从吉林大学获悉,该校生物考古实验室在全球首次完成已灭绝古生物奥氏马的完整形态复原。
2026-09-14 09:15
2026年国家网络安全宣传周期间,光明网联合科普中国推出AI科技伦理系列科普视频,引导公众理性认知技术逻辑,秉持算法向善理念,共建网络安全生态。
2026-09-14 09:15
实现人的自由全面发展,是人工智能伦理治理的逻辑起点与价值原点。
2026-09-11 08:42
2019年,一场生态修复让一个古人类遗址——云南蝙蝠洞遗址浮出水面。之后,多支科研团队开展跨学科综合研究,让丹尼索瓦人在中国西南腹地缺失的关键地理拼图得以补充。
2026-09-11 08:51
在位于内蒙古自治区呼和浩特市和林格尔新区的人才创新谷,工作人员操作和林格尔数据中心集群多云算力资源监测与调度平台,实时监测、动态调度算力资源。
2026-09-11 09:10
人类全基因组约30亿个碱基对中,仅1%—2%编码蛋白质,其余包含不编码的“垃圾DNA”及控制基因表达时间、位置和强度的调控序列。
2026-09-11 09:07
8月也是非极地海域有记录以来最温暖的一个月。海表温度峰值达21.1℃,是有观测以来最高的海表温度。
2026-09-11 08:51
一般来说,人力资源社会保障部每年会征集一批新职业信息,对征集到的新职业建议,按照相关工作要求和程序进行筛选确定。”谷俊明说,兼具古法制香功底、香文化讲解与体验教学能力的复合型香艺人才不断成长,将推动古老香文化焕发生机。
2026-09-10 09:52
当今地球正处于冰室气候背景下,大气二氧化碳(CO2)浓度不断上升,全球气候变暖加剧。这意味着初始火山升温之后,天文轨道的胁迫作用增加了高纬度太阳辐射,进而加速了冰盖的融化和冻土层的解冻。
2026-09-10 09:47
灶台、吊柜、换鞋凳、智能床、坐式淋浴器……这个展区被布置成一个家一般的样板间。护理床边,一台人形照护机器人伸出机械臂,托起人体模型的腿,模拟辅助卧床老人活动肢体。
2026-09-10 09:39
实验结果显示,嫦娥五号月壤中不同矿物的弹性模量分布范围较广,不同矿物间的弹性模量差异显著,呈橄榄石>辉石>钛铁矿>尖晶石>斜长石的次序,其中斜长石的弹性模量明显偏低。进一步分析发现,无论矿物来自地球、月球还是陨石,不同来源的矿物在微观变形过程中的响应机制可能遵循某种共性的内在规律,相关机理仍有待进一步深入研究。
2026-09-10 09:35
再过10多天就是农历秋分,第九个中国农民丰收节也将如约而至。联欢活动庆丰收板块,将举办城乡群众庆祝丰收的联欢活动,打造农民唱主角、百姓共联欢的丰收文艺盛宴,呈现荆楚农民唱响赞歌、分享喜悦的丰收景象。
2026-09-10 09:30
费马大定理是过去半个世纪最负盛名的数学成果之一。
2026-09-09 09:04
当前,世界百年变局加速演进,新一轮科技革命和产业变革深入发展,人工智能作为引领时代变革的关键技术,正在重塑生产方式、生活方式和国际竞争格局,蕴藏着造福全人类的巨大潜能。
2026-09-09 08:56
文物科研工作长期建立在小范围观察、小样本归纳、小视角判断的认知链条上,高度依赖研究者的个人禀赋与经验积累。
2026-09-09 08:55
最近一个月,郭守敬望远镜再次令世界瞩目:为4万余颗贫金属红巨星精确测距,找到9个超高速星候选体,构建了近10万颗恒星的AI标注数据集。
2026-09-09 08:51
磷是植物生长必需的大量营养元素,可土壤里的磷大多“锁”在难溶的矿物和有机质里。土壤并不缺磷,植物却常常“够不着”。
2026-09-09 08:48
加载更多