中国农业大学玉米功能基因组研究国际领先

　　本网讯 玉米是我国第一大粮食作物，年种植面积超过6亿亩，年产量超过5000多亿斤，占我国粮食总产量的39.3%，玉米生产对我国粮食安全起着举足轻重的作用。国家玉米改良中心研究人员围绕玉米生产亟需解决的关键科学问题，在玉米基因组研究、关键基因克隆、重要性状建成分子调控机理等方面取得了重要突破。

 

　　密植是玉米高产的基础，紧凑株型是玉米适应密植的前提。田丰教授课题组长期从事玉米株型分子调控机制和野生种优异等位基因发掘利用研究。经过多年的不懈努力，田丰教授课题组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，并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。研究结果于2019年8月发表在Science杂志，是我国玉米领域的首篇CNS主刊论文，研究成果入选“2020中国农业科学十大进展”。相关基因专利已申请国际PCT和阿根廷专利，并与国内科研单位和公司合作进行育种应用。

 

　　赖锦盛教授团队多年来一直致力于基因组学与分子育种方面的研究。在Nature Genetics、Genome Research、Nature Communications、PNAS、Plant Cell、Molecular Plant等国际主流学术杂志上发表论文70多篇，得到了国内外同行的高度关注。玉米自交系之间存在着广泛的遗传变异，不同杂种优势群自交系之间的杂交后代表现出显著的杂种优势。利用第三代测序技术（PacBio单分子测序技术），结合Bionano光学图谱技术及Illumina高通量测序，对玉米Mo17基因组进行组装，将大小为2.18Gb的Mo17基因组的大约97%序列锚定到10条染色体上。通过基因注释，Mo17基因组中共鉴定到38620个高质量的蛋白编码基因。通过比较分析，发现Mo17与B73基因组间存在大量遗传差异；在染色体上的基因排列顺序上至少有10%的基因存在非共线性现象，同时基因组结构变异上至少20%的基因存在有可能导致蛋白编码功能改变的重要序列突变。研究结果于2018年7月发表在Nature Genetics杂志上。

 

　　徐明良教授课题组历经20年的研究，通过改进QTL定位和克隆策略，成功获得了我国玉米主要病害（茎腐病、丝黑穗病、矮花叶病、粗缩病、灰斑病等）的9个数量抗病基因，并阐明其抗性机制。相关成果发表在Nature Genetics、Nature Communications、PNAS、Molecular Plant等主流生物学杂志上，引起了国内外同行的高度关注，整体研究水平处于国际前列。通过大量筛选抗病资源，获得了最优抗病等位基因，开发出相应的分子标记，利用创制的抗病供体材料，建立了快速的分子标记辅助导入技术。抗病分子育种技术已在全国二十多家骨干育种单位使用，包括北京市农林科学院、吉林省农科院、隆平高科、垦丰种业、东亚种业等。截至2020年年底，累计育成或改良的自交系322份、杂交种30份，推广面积800多万亩，增产3.7亿公斤，产值5.6亿元。