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作科所系統解析玉米環境選擇適應性

  近日,中國農業科學院作物科學研究所數量遺傳創新研究組與墨西哥國際玉米小麥改良中心(CIMMYT)合作,借助高通量測序技術與全球氣象環境因子系統解析了近千份玉米基因組,揭示了玉米在進化和傳播過程中的自然選擇與適應的生物學過程。其研究結果于2019年7月9日在線發表于《分子生態學( Molecular Ecology )》上。

  早在9000年前,玉米起源于墨西哥南部,先是在美洲大陸傳播,被哥倫布帶回歐洲之后,玉米傳遍世界,成為人類的主要糧食作物之一。在其漫長而艱難的傳播過程中,經歷不同溫度、熱輻射、降雨量等氣候環境的篩選后,還能夠生存繁衍的玉米最終幸存。研究表明,全球變暖將導致玉米大幅減產,2050年全球產量可能縮減25%,對玉米保持遺傳多樣性形成巨大壓力。開展玉米環境適應性研究,發現可應對未來氣候變化的玉米品種和對應的基因組密碼,既有助于揭示其在傳播中的進化過程,對應對極端環境也有重要的現實意義。

  研究人員利用特征值全基因組關聯分析(EigenGWAS),對來自20個國家的1143份大芻草、熱帶玉米地方品種、熱帶玉米自交系和溫帶玉米自交系等進行了系統分析,發現了13個受選擇的基因組區間,其中10個區間為首次發現;結合7個氣象環境因子,環境全基因組關聯分析(EnvGWAS)結果表明,其中2個區間與環境變化相關。研究還提出了玉米的多基因適應模型,豐富了環境變化對玉米適應性影響的理解,利用該模型能更好地鑒定適應性位點和預測表型變異,對于解析作物適應性的遺傳基礎,開發廣適新品種,具有重要指導意義。

  本研究得到國家重點研發計劃項目資助。中國農業科學院作物科學研究所李慧慧研究員和CIMMYT玉米遺傳資源首席科學家Sarah Hearne博士為該論文的共同通訊作者,博士生李靜和浙江省人民醫院陳國波教授為該論文的共同第一作者。

  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/mec.15169



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