中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米功能基因組研究國(guó)際領(lǐng)先

　　本網(wǎng)訊 玉米是我國(guó)第一大糧食作物，年種植面積超過(guò)6億畝，年產(chǎn)量超過(guò)5000多億斤，占我國(guó)糧食總產(chǎn)量的39.3%，玉米生產(chǎn)對(duì)我國(guó)糧食安全起著舉足輕重的作用。國(guó)家玉米改良中心研究人員圍繞玉米生產(chǎn)亟需解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，在玉米基因組研究、關(guān)鍵基因克隆、重要性狀建成分子調(diào)控機(jī)理等方面取得了重要突破。

 

　　密植是玉米高產(chǎn)的基礎(chǔ)，緊湊株型是玉米適應(yīng)密植的前提。田豐教授課題組長(zhǎng)期從事玉米株型分子調(diào)控機(jī)制和野生種優(yōu)異等位基因發(fā)掘利用研究。經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，田豐教授課題組從玉米野生祖先種大芻草中克隆了控制玉米緊湊株型、密植增產(chǎn)的關(guān)鍵基因，并建立了玉米緊湊株型的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為玉米理想株型分子育種、培育密植高產(chǎn)品種提供了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。研究結(jié)果于2019年8月發(fā)表在Science雜志，是我國(guó)玉米領(lǐng)域的首篇CNS主刊論文，研究成果入選“2020中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)十大進(jìn)展”。相關(guān)基因?qū)＠焉暾?qǐng)國(guó)際PCT和阿根廷專利，并與國(guó)內(nèi)科研單位和公司合作進(jìn)行育種應(yīng)用。

 

　　賴錦盛教授團(tuán)隊(duì)多年來(lái)一直致力于基因組學(xué)與分子育種方面的研究。在Nature Genetics、Genome Research、Nature Communications、PNAS、Plant Cell、Molecular Plant等國(guó)際主流學(xué)術(shù)雜志上發(fā)表論文70多篇，得到了國(guó)內(nèi)外同行的高度關(guān)注。玉米自交系之間存在著廣泛的遺傳變異，不同雜種優(yōu)勢(shì)群自交系之間的雜交后代表現(xiàn)出顯著的雜種優(yōu)勢(shì)。利用第三代測(cè)序技術(shù)（PacBio單分子測(cè)序技術(shù)），結(jié)合Bionano光學(xué)圖譜技術(shù)及Illumina高通量測(cè)序，對(duì)玉米Mo17基因組進(jìn)行組裝，將大小為2.18Gb的Mo17基因組的大約97%序列錨定到10條染色體上。通過(guò)基因注釋，Mo17基因組中共鑒定到38620個(gè)高質(zhì)量的蛋白編碼基因。通過(guò)比較分析，發(fā)現(xiàn)Mo17與B73基因組間存在大量遺傳差異；在染色體上的基因排列順序上至少有10%的基因存在非共線性現(xiàn)象，同時(shí)基因組結(jié)構(gòu)變異上至少20%的基因存在有可能導(dǎo)致蛋白編碼功能改變的重要序列突變。研究結(jié)果于2018年7月發(fā)表在Nature Genetics雜志上。

 

　　徐明良教授課題組歷經(jīng)20年的研究，通過(guò)改進(jìn)QTL定位和克隆策略，成功獲得了我國(guó)玉米主要病害（莖腐病、絲黑穗病、矮花葉病、粗縮病、灰斑病等）的9個(gè)數(shù)量抗病基因，并闡明其抗性機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表在Nature Genetics、Nature Communications、PNAS、Molecular Plant等主流生物學(xué)雜志上，引起了國(guó)內(nèi)外同行的高度關(guān)注，整體研究水平處于國(guó)際前列。通過(guò)大量篩選抗病資源，獲得了最優(yōu)抗病等位基因，開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的分子標(biāo)記，利用創(chuàng)制的抗病供體材料，建立了快速的分子標(biāo)記輔助導(dǎo)入技術(shù)。抗病分子育種技術(shù)已在全國(guó)二十多家骨干育種單位使用，包括北京市農(nóng)林科學(xué)院、吉林省農(nóng)科院、隆平高科、墾豐種業(yè)、東亞種業(yè)等。截至2020年年底，累計(jì)育成或改良的自交系322份、雜交種30份，推廣面積800多萬(wàn)畝，增產(chǎn)3.7億公斤，產(chǎn)值5.6億元。