給玉米設(shè)計“理想身材” 我國玉米育種邁入精準(zhǔn)設(shè)計新時代

本報訊（全媒體記者 樊雪婧 通訊員 秦曉璐）3月26日，記者從河南農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校陳彥惠、庫麗霞、姚文團(tuán)隊聯(lián)合崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室王海洋團(tuán)隊成功創(chuàng)建了玉米理想株型精準(zhǔn)設(shè)計育種新體系。這一成果標(biāo)志著我國玉米育種從“經(jīng)驗(yàn)選擇”正式邁入“精準(zhǔn)設(shè)計”新階段。相關(guān)成果已在國際頂尖遺傳學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊NatureGenetics發(fā)表。

玉米是我國第一大糧食作物，其產(chǎn)量關(guān)乎國家糧食安全。想要玉米高產(chǎn)，提高種植密度是關(guān)鍵。但密度一大麻煩就來了：植株容易倒伏，葉子互相遮擋，光能利用率下降。怎樣讓玉米在高密度下依然“站得穩(wěn)、曬得透”？答案藏在株型里——培育葉片更直立、穗位更低、株型更緊湊的“理想身材”，成為玉米遺傳改良的主要目標(biāo)。

研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，塑造“理想身材”的關(guān)鍵，在于不斷聚合能讓玉米株型變緊湊的“好基因”。

但長期以來，基因資源匱乏是耐密育種的“卡脖子”難題。為此，研究團(tuán)隊構(gòu)建了大規(guī)模遺傳群體，綜合利用圖位克隆和GWAS技術(shù)，成功鑒定并功能驗(yàn)證了8個調(diào)控玉米株型的重要基因，形成了一個精準(zhǔn)的“靶點(diǎn)庫”，它們中有的能夠調(diào)控穗上部葉夾角，有的能夠調(diào)控株高、穗位高、葉寬、葉長等。

這些基因資源及其分子工具的開發(fā)，為玉米耐密育種提供了精準(zhǔn)的“基因靶點(diǎn)”和高效的“導(dǎo)航系統(tǒng)”?；诖?，團(tuán)隊設(shè)計了一套玉米“理想身材”育種體系：把新發(fā)現(xiàn)的“好基因”像搭積木一樣精準(zhǔn)導(dǎo)入身材不夠好的高產(chǎn)經(jīng)典品種中。

“利用該體系改良經(jīng)典品種，我們已經(jīng)培育出4個耐密高產(chǎn)新雜交種。”河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊姚文副教授介紹，這些“升級版”雜交種不僅保留了底盤的高產(chǎn)特性，株型更是“脫胎換骨”，株高和穗位高降低，上部葉片變得更加直立，葉片面積減小，適宜種植密度一舉提升至5000~5500株/畝。在8個不同環(huán)境的嚴(yán)格測試中，新雜交種在高密度下較對照品種增產(chǎn)4.1%~9.2%，成功實(shí)現(xiàn)了密植條件下的產(chǎn)量突破。

這項研究是玉米遺傳育種領(lǐng)域的又一里程碑式成果，不僅在理論上解析了玉米耐密高產(chǎn)的遺傳基礎(chǔ)，更在實(shí)踐中建立了一套可復(fù)制、可推廣的“基因組精準(zhǔn)設(shè)計”育種模式，讓玉米育種可以不再“盲人摸象”，而是能夠像工程師設(shè)計機(jī)器一樣進(jìn)行“精準(zhǔn)圖紙設(shè)計”和“定向組裝”。該項成果的應(yīng)用，將大幅加快我國玉米品種的更新?lián)Q代，為打贏種業(yè)翻身仗、端牢“中國飯碗”提供關(guān)鍵科技支撐。