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【中国科学报】华中农大解析野生大刍草对玉米遗传改良的贡献

文章作者:www.adwalebaba.com发布时间:2020-02-01浏览次数:1787

最近,华中农业大学玉米组的严建兵教授和生物信息组的陈玲玲教授的研究小组,通过创新的遗传设计,巧妙地组装了玉米和正硅酸乙酯的基因组,分析了玉米的野生亲缘种正硅酸乙酯对现代玉米遗传改良的贡献。

研究表明,大约一万年前,生长在低海拔地区的野生大肠癌驯化了现代栽培玉米。众所周知,驯化过程大大减少了作物的多样性,失去了大量优秀的基因资源。越来越多的育种者重视利用野生资源进行作物遗传改良。碰巧的是,另一种生长在高原地区的玉米可以与现代栽培玉米自由杂交,这表明玉米野生近缘种与现代栽培玉米之间存在一定的基因渗透,为现代栽培玉米的遗传改良提供了新思路。然而,目前育种者对两者之间的基因渗透程度及其对现代玉米遗传改良的贡献知之甚少。重要的原因是野生玉米和现代玉米的基因组大小相似且高度复杂,85%以上的重复序列使得基因组组装非常困难。

基于以往的研究成果,研究团队通过基因设计创新性地将复杂玉米和类玉米作物的基因组分成100多个小片段,从而大大降低了基因组的复杂性。结合第二代和第三代测序技术,组装出高质量的玉米和类玉米基因组。比较基因组学分析发现,栽培和野生玉米基因组之间存在大量的结构变异。利用公开发表的数据,通过对数百份玉米自交系和数十份野生玉米材料的比较分析,发现几乎每份玉米材料都含有少量的野生玉米基因组片段。一般来说,超过10%的玉米基因组和野生玉米基因组具有基因穿透性。野生大豆基因组对玉米的适应性,特别是从平原到高原的适应性和改良,有着重要的贡献。

基于这一创新的基因设计,该研究还首次准确估计了玉米每一代自交系中可发生49至89个点突变,其中有害突变往往在近着丝粒区域富集。本研究为进一步从野生玉米材料中发掘优良基因、构建玉米基因组和玉米遗传改良提供了宝贵的资源和新思路。(杨宁贾小七河)

《中国科学报》(第六版研究,2017年12月6日)