删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

邓兴旺实验室何航课题组与合作实验室共同解析现代玉米育种过程中的“育种选择指纹”

本站小编 Free考研考试/2021-12-20

玉米(Zea mays. L)是目前世界上(也是我国)种植面积最大的农作物,可广泛被用作粮食、饲料和工业原材料。自20世纪30年代以来,玉米单产发生线性成倍增长(以美国为例,玉米单产提升了近8倍),这主要归咎于国内外育种家不断地对玉米自交系株型和其它耐密性状(如生物和非生物胁迫抗性)进行遗传改良,使得玉米杂交种能够更好地适应高密度种植的结果。然而,玉米现代育种过程中自交系耐密性改良的遗传基础和选择规律目前尚不清楚。北京大学生命科学学院与现代农学院与中国农业科学院生物技术研究所等单位合作解析现代玉米育种过程中全基因组水平的选择和遗传改良规律,相关研究成果以“Genome-wide selection and genetic improvement during modern maize breeding” 为题于4月27日在线发表在国际学术期刊Nature Genetics《自然?遗传》上。
该研究收集了近几十年来国内外各个育种时期广泛使用的350份玉米自交系材料,通过两年四个环境的表型考察,取得以下发现:(1)在中国和美国现代玉米育种过程中,越是晚育成的材料相对于早期材料,都出现穗位降低、雄穗分枝数减少、叶夹角更紧凑以及花期提前的表型趋同收敛现象,说明玉米自交系株叶形态都朝耐高密度种植的方向选择。(2)通过对这350份自交系进行深度全基因组重测序(平均13.4×),构建了一个包含超过25M高质量基因组变异的自交系单倍型图谱,与15个农艺性状表型数据结合进行全基因组关联分析(GWAS),共定位到233个显著关联的位点。无论是在中国和美国自交系,穗位高、叶夹脚、雄穗分枝数和花期等四个受选择性状的绝大多数位点的有利等位基因频率在育种过程中显著上升,并且有超过一半的位点在中国和美国自交系育种过程中有利等位基因频率同时提高,说明多基因选择是性状改良的基础。(3)对不同育种时期自交系的全基因组受选择分析共鉴定到1888个在潜在的受选择区间(育种指纹),这些区间与驯化和玉米热带向温带扩张的受选择区间不一致,说明现代育种的遗传基础与玉米驯化和热带向温带扩张的遗传基础不同。有304个区间在中国和美国自交系都受选择,98个区间在中国持续受选择,说明将近20%的区间在不同地域/不同时期都受到选择,但在不同地域/不同时期具有明显的地域/时期选择偏好性。(4)最后,作者利用CRISPR/Cas9 技术对受选择候选基因进行功能验证,证明了两个在现代玉米育种过程中的受到选择基因ZmPIF3.3TSH4分别在调控玉米株高(穗位高)和雄穗分枝数方面发挥重要作用。该研究阐明现代玉米育种过程中全基因组水平遗传改良规律和潜在受选择位点,挖掘一批可能调控玉米耐密理想株型和抗逆性的受选择候选基因,为玉米耐密理想株型和抗性基因的克隆、性状遗传改良,玉米杂交种亲本的选育和杂交种组配,以及全基因组分子选择育种技术平台构建提供重要的理论基础和数据资源。该研究的研究方法和结论对于其它作物(如水稻、小麦等)的现代育种遗传规律解析和重要育种受选择基因挖掘具有广泛的借鉴意义。
配图_副本.jpg
现代玉米育种过程中的全基因组选择分析 (Wang et al., 2020)
本文通讯作者为华南农业大学生命科学学院王海洋教授和北京大学生命科学学院何航副研究员,共同第一作者为中国农业科学院生物技术研究所王宝宝研究员、北京大学前沿交叉学科研究院/北大-清华生命科学联合中心已毕业博士生林泽川和中国农业科学院生物技术研究所博士生李鑫。中国农业科学院作物科学研究所、中国农业大学、美国加州大学戴维斯分校和爱荷华州立大学等单位也参与了该项目。该研究得到了国家重点研发计划、广东省基础研究和应用研究重大计划、国家转基因重大专项、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程资助。

相关话题/遗传 基因 基础 中国农业科学院 生物技术

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 沈阳生态所揭示多尺度城市绿色基础设施景观格局与大气污染物PM2.5的关系
    城市绿色基础设施指城市内部及其周边具有生态系统功能的自然、半自然开放性空间,及其相互连接而构成的绿色空间网络,是城市绿色生态空间发展到高级阶段的产物。PM2.5污染已经成为危害社会经济发展和人类身体健康的世界性问题,中国是世界上PM2.5污染最严重的国家之一。城市绿色基础设施被认为是有效控制城市PM ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-19
  • 沈阳生态所揭示绿色基础设施径流调蓄的供需结构在城市雨洪管理中的作用
    绿色基础设施是指城市里的公园、草坪、住宅区花园、道路花坛等植被区域,其具有显著的减少降雨径流、改善水质、维持区域水循环等水生态系统服务功能。由于城市土地的稀缺性,大量绿地被改造成经济价值较高的居住用地和商业用地,导致绿色基础设施面积减少,植被斑块破碎化,从而使得城市的径流调蓄能力不足。城市化进程的加 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-19
  • 科教基础设施项目陆地碳汇监测与国产装备验证平台“长白山(温带)森林碳汇监测子平台”论证会在沈阳召开
    2021年12月15日,根据“科教基础设施项目陆地碳汇监测与国产装备验证平台”对各子平台的工作进展部署,“长白山(温带)森林碳汇监测子平台”(以下简称:子平台)建设论证会以现场和线上视频相结合的方式在辽宁省沈阳市召开。论证专家组由中国科学院地理科学与资源研究所于贵瑞院士、于秀波研究员、温学发研究员, ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-19
  • 我所牵头的国家自然科学基金委“人工光合成”基础科学中心正式启动
    4月16日至17日,我所牵头申请的国家自然科学基金委“人工光合成”基础科学中心(以下简称“基础科学中心”)启动会在会议中心举行。该基础科学中心由我所李灿院士牵头,中科院理化所和大连理工大学共同参与,是我国人工光合成领域的首个基础科学中心项目。国家自然科学基金委员会(以下简称“基金委”)副主任高瑞平、 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-19
  • 我所揭示基因重组过程中关键酶错配容忍度差异机制
    近日,我所分子模拟与设计研究组(1106组)李国辉研究员团队与清华大学王宏伟教授团队、陈春来教授团队合作,在揭示基因重组过程中关键酶错配容忍度差异机制研究中取得新进展。  同源重组是主要的DNA双链断裂修复机制,在真核细胞中主要的重组酶为Rad51和Dmc1。Rad51和Dmc1的序列虽然高度保守, ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-19
  • 我所开发费托蜡加氢异构技术成功产出高品质润滑油基础油
    近日,采用我所烷烃转化新催化材料及新过程研究组(DNL0802)田志坚研究员团队开发的煤基费托合成蜡加氢异构生产高品质润滑油基础油技术,在新疆克拉玛依白碱滩区中试装置上成功开展生产试验,以国产费托合成蜡为原料,高收率批量生产出高品质润滑油基础油产品。  我国是世界第一大润滑油生产国和消费国,润滑油表 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-19
  • 我所实现甲醇酵母高效基因编辑
    近日,我所生物催化创新特区研究组(18T6组)周雍进研究员团队实现了甲醇酵母的高效精确基因编辑。该团队在甲醇酵母代表菌株多形汉逊酵母中,建立了具有高同源重组效率的精准基因组编辑工具,初步揭示了同源重组和非同源末端连接修复方式的竞争机制;利用该高效遗传操作平台,构建了多形汉逊酵母细胞工厂,实现以葡萄糖 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-19
  • 我所在2021年重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享评价考核中获评优秀
    12月6日,科技部办公厅、财政部办公厅联合发布了《关于发布2021年中央级高校和科研院所等单位重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享评价考核结果的通知》,我所参与本次评价考核并获评“优秀”。  本次评价考核依托重大科研基础设施与大型科研仪器国家网络管理平台,以法人单位为考核对象,以客观数据为基础,强 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-19
  • 我所承办的第三届中国生物传感、生物芯片与纳米生物技术高端论坛顺利召开
    12月9日至10日,由中国生物工程学会生物传感、生物芯片与纳米生物技术分会主办,我所和中国科学院生物物理研究所等共同承办的第三届中国生物传感、生物芯片与纳米生物技术高端论坛(BBNChina2021)在我所召开。论坛采用线上、线下结合方式举行。我所张玉奎院士致开幕词、副所长王峰致欢迎词、中国生物工程 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-19
  • 我所参加中科院基础研究工作会议
    11月5日下午,我所参加中国科学院基础研究工作会议。中科院院长、党组书记侯建国出席会议并讲话,中科院副院长、党组副书记阴和俊和院领导班子其他成员出席会议,中科院副院长、党组成员李树深主持会议。我所在能源基础楼一楼会议室开设视频分会场,在所所领导、研究室(部)主任(部长)、相关研究组组长和职能部门负责 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-19