玉米产量性状遗传基础研究取得进展

时间:2020-01-31 来源:www.adxplorer.com.cn

南湖网讯(通讯员刘磊)2015年11月17日,国际主流遗传学杂志《PLoS Genetics》在线发表了华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室张祖新教授研究小组的研究论文《KRN4控制玉米克内尔行数的定量变异》。刘雷博士是这篇文章的第一作者,张祖新教授是通讯作者。张祖新教授课题组的杜燕芳、沈孟晓、李费曼等人参加了研究,河北农业大学的陶永生博士也参与了研究。

玉米是世界上最大的作物。目前,供需形势紧张。增加玉米产量和解决日益严重的粮食安全问题迫在眉睫。玉米单株产量可以由玉米穗粒数和粒重共同决定。张祖新教授的研究小组针对控制玉米籽粒数量的主要遗传位点KRN4,证实KRN4位于控制玉米雌穗发育的重要基因Unbranched3(UB3)下游60Kb,并含有1.2Kb转座子片段的插入和缺失,该片段是UB3的顺式调节因子。玉米穗行数的数量变化通过远程调节UB3基因的表达量来控制。KRN4位点的优良单体型可使每穗行数增加2行,每穗粒数增加近20%,从而显着提高玉米产量。研究人员还发现,KRN4基因座通过与UB3基因中功能性单核苷酸多态性的遗传相互作用,可以进一步提高玉米产量。现代玉米是由野生物种teosinte驯化和改良的。现代玉米栽培品种具有较高的粮食产量。研究人员发现,KRN4是玉米驯化和改良过程中强有力的选择。通过大力选择KRN4的优良单倍型,现代玉米KRN4位点的优良单倍型频率显着增加。研究人员进一步利用两种不同玉米材料的KRN4优良单倍型和分子标记辅助选择,成功地对两个低穗行玉米自交系进行了遗传改良,穗行增加了近18%。该研究对理解玉米产量形成的分子机制具有重要意义,为通过遗传改良提高玉米产量提供了重要指标。

上述研究工作得到了科技部和国家自然科学基金会973个项目的支持。

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