玉米杂种优势“密码”被破解

　　2月26日，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北大荒垦丰种业阐释了杂种优势形成的分子调控网络及其在育种进程中的动态变化规律。相关研究成果发表在《植物生物技术杂志（Plant Biotechnology Journal）》上。

 

　　杂种优势是指遗传基础不同的亲本进行杂交时，其后代在产量、抗逆性等性状上通常优于双亲的现象。玉米是杂种优势利用最早、最成功的作物之一。自上世纪60年代推广杂交种以来，我国玉米单产提高了约2.7倍，其中51%的增益来自优良杂交种的选育与应用。然而，杂种优势形成的分子机制尚不清晰，已成为制约玉米分子育种发展的瓶颈。

 

　　研究团队通过对我国1960-2010年代的代表性玉米杂交种及其亲本分析发现，杂交种较其亲本光合作用相关基因显著上调，胁迫响应相关基因显著下调，该平衡表达模式有助于杂交种更高效地分配资源，提高产量潜力。进一步研究发现，现代杂交育种过程不断清除或互补有害变异，并且杂交种中有害等位基因被抑制表达的比例与产量和育成年代同步增长。同时，杂交种表现出更低的转录组熵和更高的基因调控网络可塑性，赋予其更强的环境适应性。该研究从基因表达平衡、有害等位基因抑制、转录组可塑性三个维度揭示了杂种优势形成的分子调控网络。为未来玉米分子育种提供了理论依据。

 

　　作科所助理研究员刘旭洋为论文第一作者，作科所王天宇研究员、垦丰种业郭梅研究员和作科所黎裕研究员为论文的共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家现代农业产业技术体系和中国农科院科技创新工程的资助。

 

　　文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70602