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1月17日，中國農業科學院生物技術研究所玉米功能基因組創新團隊與華南農業大學等單位合作，構建了玉米核心自交系泛基因組、對14個自交系及其雜交種進行比較分析，解析了玉米雜種優勢形成機理。相關研究成果在線發表在《自然·遺傳學》(Nature Genetics)上。

雜種優勢是指雜種第一代往往比雙親表現出更優良性狀的現象。利用雜種優勢是作物育種最主要方法之一。玉米是世界第一大農作物，也是雜種優勢最強、應用最成功的作物，目前97%以上的玉米品種都是基于雜種優勢的雜交種。但長期以來，玉米雜種優勢形成的機理一直未能闡述清楚，導致雜交種的選育主要依賴于經驗，因此闡明雜種優勢的形成機理對進一步縮短育種周期，提高育種效率，獲得突破性新品種具有重要的理論意義。

圖為組裝12份核心種質完整基因組，解析玉米雜種優勢形成機理。中國農業科學院生物技術研究所供圖

該研究篩選了代表全世界范圍內幾乎所有溫帶玉米雜種優勢類群的12份骨干玉米自交系，通過三代測序等技術組裝了它們的高質量基因組，結合已發表的B73和Mo17基因組，對這14個自交系及其兩兩組配所得的雜交種進行比較分析，發現玉米自交系間存在著大量由大片段的DNA插入或缺失等導致的結構變異，而這些結構變異對基因表達變化及雜種優勢類群分化具有重要貢獻，玉米雜種優勢與親本間結構變異的數量呈顯著正相關，而與親本基因組間相似程度呈顯著負相關，說明玉米雜種優勢與雙親基因組水平的遺傳互補性密切相關，為雜種優勢的遺傳互補模型提供了強有力的支持。結合遺傳和分子生物學證據，挖掘到了ZmACO2和ARGOS1 2個關鍵產量雜種優勢位點，證明了其以超顯性效應發揮作用。該研究將大大促進世界范圍內玉米功能基因組研究的推進，也為闡明玉米雜種優勢機理及培育高產雜交玉米品種奠定了堅實的理論基礎和遺傳資源。

該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國農業科學院科技創新工程等支持。

關鍵詞： 雜種優勢 中國農業科學院 比較分析 生物技術研究所