玉米杂种优势“密码”被破解
文章导读
你正在为玉米产量停滞不前而发愁吗？几十年来育种专家们都在依赖经验选配杂交组合，却始终摸不透杂种优势的真正奥秘。最新研究发现，那些高产杂交种之所以表现突出，并非因为某个单一基因，而是光合作用与抗逆基因之间形成的精妙调控网络。更惊人的是，现代育种过程中那些看似随机的基因组合，其实正在悄然清除着有害变异。这项研究揭示了杂种优势形成的动态规律，但最关键的问题仍未解答：如何将这套分子调控网络转化为可操作的育种方案？这可能是打破玉米产量天花板的关键一步。
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近日，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有关单位，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。
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，制约了玉米分子育种的发展。
研究团队通过对我国上世纪60年代以来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，该模式有助于杂交种更高效地分配资源，提高产量。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。该研究揭示了杂种优势形成的分子调控网络，为玉米分子育种提供了理论依据。
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业科学院科技创新工程的资助。（通讯员：田浩园）
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70602
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