玉米作為第一大糧食作物，是飼料、工業(yè)原料和能源的重要來源，對保障我國糧食安全和飼料安全具有重要的戰(zhàn)略意義。選育早熟耐密宜機收品種是實現生產方式由人工勞作向機械化生產轉型的關鍵，是玉米生產發(fā)展的必然趨勢。玉米收獲時籽粒含水率是影響機械化收獲的關鍵因素。目前玉米籽粒水分變化的遺傳調控機制尚不清楚，制約了宜機收玉米種質創(chuàng)制和新品種培育。  

 

      近日，西北農林科技大學薛吉全教授團隊在The Crop Journal在線發(fā)表了題為Time-resolved multiomics analysis of the genetic regulation of maize kernel moisture的研究論文，通過時序多組學分析揭示了玉米籽粒水分動態(tài)變化的遺傳結構，篩選了與玉米籽粒含水率和脫水速率關聯的候選基因，為創(chuàng)制脫水快的玉米種質和培育宜機收品種奠定良好的基礎。

      

 

 

      

      該研究以團隊自主構建的陜A群和陜B群選育的玉米自交系為材料，明確了授粉后7、14、21、28、35、42、49、56、63和70天的玉米籽粒含水率動態(tài)變化規(guī)律，揭示了不同類型玉米自交系脫水速率差異特征。結合高通量高質量SNP標記、時序籽粒含水率和脫水速率數據，以及表征籽粒含水率和脫水速率數據變化的主成分數據，在全基因組水平，分別鑒定到了98個和279個影響玉米籽粒含水率和脫水速率的SNP（圖1）。分析發(fā)現，性狀關聯的SNP之間存在顯著的互作，且籽粒脫水速率關聯的SNP加性效應大于籽粒含水率關聯的SNP加性效應。同時，利用時序的轉錄組數據和蛋白組數據構建了玉米籽粒含水率相關基因和蛋白的共表達網絡，明確了相關基因和蛋白顯著富集在淀粉合成、干燥等生物學過程（圖2）。多組學聯合分析鑒定的候選基因為進一步解析玉米籽粒含水率和脫水速率的分子調控網絡提供了重要資源。

圖1  玉米籽粒含水率和脫水速率的全基因組關聯分析

      

      

圖2  玉米籽粒含水率相關基因和蛋白及其功能多樣性

      

      作者和基金項目

      

      西北農林科技大學玉米生物學與抗逆遺傳育種團隊渠建洲博士為該文第一作者，薛吉全教授、馬闖教授和徐淑兔副教授為共同通信作者，碩士研究生茍曉楠、張浩、王孝月以及博士研究生程前等參加了部分數據采集和分析工作。該研究得到陜西省自然科學基礎研究項目（S2021-JC-WT-006）、國家重點研發(fā)計劃“七大育種作物育種”專項（2018YFD0100200）、中國博士后科學基金（2018M633588）和國家現代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項（CARS-02-77）的資助。