玉米是重要的糧食作物和飼料作物,對保障國家糧食安全、促進畜牧業發展等方面具有重要作用。發掘優異育種材料是選育良種的關鍵,而溫帶玉米種質資源相對有限,在一定程度上制約著玉米育種的發展。熱帶玉米材料具有遺傳多樣性豐富、抗性強、持綠性好等優點,其優良基因可被用來改良溫帶玉米。
目前,玉米的參考基因組都是來自溫帶的玉米材料,而熱帶玉米基因組信息依然缺乏,影響了對一些優勢農藝性狀相關基因的挖掘。因此,組裝高質量的熱帶玉米參考基因組對進一步利用熱帶玉米優勢性狀具有重要意義。
近日,Nature Genetics在線發表了由華中農業大學嚴建兵教授研究組完成的題為Genome assembly of a tropical maize inbred line provides insights into structural variation and crop improvement的研究論文,公布了高質量的熱帶玉米參考基因組,并*克隆了一個影響玉米粒重的關鍵基因。
該研究以熱帶小粒玉米品種(SK)為材料,組裝了高質量的熱帶玉米參考基因組,其大小為2.32Gb,contig N50達到15.78Mb,共注釋獲得了43,271個基因。進一步利用熱帶玉米SK基因組,溫帶玉米B73和Mo17基因組,以及521份玉米自交系的重測序數據,該研究共鑒定出了80,164個多態性結構變異,并構建了玉米的結構變異圖譜,為玉米重要農藝性狀相關基因的定位提供了重要參考。
重要的是,該研究定位了一個同時控制粒型和粒重的數量遺傳位點qHKW1,克隆了ZmBAM1d基因(ZmBARELY ANY MERISTEM1d)。進一步研究發現,這個基因正向調控玉米粒重,且過表達和敲除這個基因對其它農藝性狀沒有影響。因此,該基因可用于提高玉米的產量,對玉米的遺傳改良具有重要作用。
據悉,華中農業大學楊寧博士、劉杰博士和華大基因高強博士為該論文的共同*作者,嚴建兵教授為通訊作者。
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