中国农业大学 - 《中国农大校报》
我国玉米领域首篇CNS主刊论文
田丰团队在《科学》揭示玉米密植株型调控机制
2019-09-10
浏览(122) (0)
本报讯 近日，《科学》杂志在线发表农学院教授田丰课题组最新研究成果。该研究从玉米野生祖先种大刍草中克隆了控制玉米紧凑株型、密植增产的关键基因，建立了玉米紧凑株型的分子调控网络，为玉米理想株型分子育种、培育密植高产品种提供了理论和实践基础。
这篇论文是我国玉米领域的首篇CNS（即《细胞》〔Cell〕《自然》〔Nature〕和《科学》〔Science〕三大国际学术杂志）主刊论文。
叶夹角是决定玉米植株紧凑程度的主要性状，直接影响玉米群体冠层截光能力和群体光能利用率。叶夹角较小的玉米品种，群体上部透光率高，群体中下部叶片可处于较好的光照状态下，便于叶片充分高效利用光能，因而可以容纳更大密度的种植群体，获得更高的群体产量。
田丰课题组利用一套由玉米自交系W22与玉米野生种大刍草（CIMMT\8759）为亲本杂交衍生得到的渗入系群体，对叶夹角进行了QTL定位分析，并对位于玉米第1、2染色体上的两个主效QTL-UPA1和UPA2进行了精细定位和克隆。
在大刍草被驯化为玉米的过程中，由于遗传瓶颈效应和选择作用，丢失了约30%的遗传多样性，其中可能包含可用于现代育种的优良等位基因。研究发现，UPA2上减小叶夹角的等位基因仅存在于大刍草中，在栽培玉米中已经完全丢失。田间试验表明，UPA2的大刍草近等基因系在密植条件下具有显著的增产效应。借助分子标记辅助选择，该研究将UPA2的大刍草等位基因回交导入到了优良玉米杂交种农大108双亲中，获得了携带UPA2大刍草等位基因的改良农大108。
田间密植试验显示，改良农大108在密植条件下玉米籽粒产量显著增加。这些结果说明UPA2野生等位变异在当前密植高产育种中可能具有重要的利用价值，充分利用玉米野生种质资源是解决目前育种遗传基础狭窄的重要途径。
该论文共同第一作者是我校植物生理生化国家重点实验室博士研究生田金歌、王成龙，通讯作者是田丰，国家玉米改良中心金危危教授参与了部分研究。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、青年千人计划和中央高校基本科研业务费专项资金资助。（宗禾）