[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時(shí)間:2025-11-20] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]

研究完成玉米農(nóng)藝性狀遺傳互作網(wǎng)絡(luò)圖譜
作者：李晨  來源：中國科學(xué)報(bào)
山東拓普生物工程有限公司  http://m.xhztyn.cn
玉米是全球最重要的糧食與飼料作物之一，其產(chǎn)量和品質(zhì)直接關(guān)系到糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所聯(lián)合青島農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位在《生物技術(shù)通報(bào)（英文）》（aBIOTECH）發(fā)表了研究論文。該研究系統(tǒng)分析了2448份玉米自交系在三個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型表現(xiàn)，通過整合單性狀GWAS、多性狀聯(lián)合分析（MTAG）和遺傳網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等手段，深入挖掘了18個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀的遺傳基礎(chǔ)，識別出多個(gè)具有多效性的調(diào)控基因，并揭示了性狀間潛在的遺傳關(guān)聯(lián)與共調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
玉米的農(nóng)藝性狀具有典型的數(shù)量性狀特征，如株高、穗位高、開花期、穗長、籽粒行數(shù)等，受多基因調(diào)控并受到環(huán)境強(qiáng)烈影響。這些性狀不僅自身遺傳機(jī)制復(fù)雜，還在生長發(fā)育過程中相互影響，常呈現(xiàn)出明顯的遺傳互作與多效性特征，即單一基因能夠同時(shí)調(diào)控多個(gè)表型性狀。傳統(tǒng)的單性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）方法多以單一性狀為研究對象，難以全面揭示性狀之間潛在的遺傳關(guān)聯(lián)和共調(diào)控機(jī)制。
研究首先開展單性狀GWAS分析，共識別出558個(gè)與18個(gè)性狀顯著相關(guān)的SNP位點(diǎn)，并定位到457個(gè)候選基因。進(jìn)一步進(jìn)行多性狀聯(lián)合分析，共檢測到546個(gè)顯著SNP，其中182個(gè)位點(diǎn)為單性狀GWAS未能識別的新位點(diǎn)。
深入分析顯示，上述位點(diǎn)在不同性狀間具有較高的共享性，并廣泛參與細(xì)胞分裂、激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和代謝合成等關(guān)鍵生物學(xué)過程，暗示這些基因可能在株型構(gòu)建、開花調(diào)控及產(chǎn)量形成等多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮協(xié)同作用。這些結(jié)果為解析玉米復(fù)雜性狀的遺傳互作機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步構(gòu)建了基于上述結(jié)果的遺傳網(wǎng)絡(luò)圖譜。結(jié)果顯示，多個(gè)數(shù)量現(xiàn)狀遺傳位點(diǎn)（QTL）區(qū)域同時(shí)調(diào)控多個(gè)性狀。研究共檢測出49個(gè)“樞紐QTL”，這些“樞紐QTL”在網(wǎng)絡(luò)中連接2個(gè)及以上性狀，可作為開展多性狀聯(lián)合改良的重要靶標(biāo)。
該研究不僅提出了整合GWAS與多性狀分析的新策略，還建立了玉米農(nóng)藝性狀間遺傳互作網(wǎng)絡(luò)圖譜，為發(fā)掘多效性基因、理解復(fù)雜性狀調(diào)控網(wǎng)絡(luò)以及開展智能設(shè)計(jì)育種提供了重要理論支撐。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1007/s42994-025-00241-4
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