生命科学学院讯 北京时间2023年1月17日，生命科学学院王海洋教授团队联合中国农业科学院生物技术研究所等单位科研团队完成的论文成果在线发表在国际顶尖学术期刊《自然-遗传学》上。该研究在构建玉米核心自交系泛基因组、解析玉米杂种优势形成机理方面取得重大进展。
玉米是目前世界第一大农作物，也是所有作物中杂种优势最强、应用最成功的作物，目前生产上所用的97%以上的玉米品种都是基于杂种优势的杂交种。然而由于目前玉米杂种优势形成的机理还不清楚，导致杂交种的选育还是主要依赖于经验，育种周期长，效率低下，突破性新品种匮乏。
基于此，联合科研团队通过三代测序等技术组装了世界范围内广泛使用的12个骨干自交系亲本的高质量基因组。结合已发表的基因组，构建了温带玉米核心育种种质的泛基因组，几乎代表了当前生产应用的所有玉米杂种优势群。
分析发现，玉米自交系间存在着广泛的遗传变异；通过对现代育种中广泛使用的350份玉米自交系中开花期、穗行数、行粒数、抗病性的表型和关键调控基因的单倍型分析，揭示了结构变异对杂种优势群形成和表型分化的重要贡献；通过对131份自交系雌穗的转录组数据分析，鉴定到306,868个调控基因表达的顺式eQTL，并挖掘到了一批调控玉米雄穗分枝数、穗位高及穗腐病抗性相关的候选基因及其关键结构变异；进一步结合14个自交系的双列杂交群体及3个环境的表型数据分析发现，玉米杂种优势与双亲基因组间结构变异的数量呈显著正相关，而与双亲基因组间共线性程度呈显著负相关，说明玉米杂种优势与双亲在全基因组水平的遗传互补性密切相关，为杂种优势的遗传互补模型提供了强有力的支持。同时结合遗传和分子生物学证据，挖掘到了2个关键产量杂种优势位点，证明了其以超显性效应发挥作用。本研究为阐明玉米杂种优势机理迈出了坚实的一步，也为高产杂交玉米品种的选育奠定坚实的理论基础和基因资源。