矮化性状代表着高产、耐肥、抗倒伏等优良特性，是小麦、水稻、玉米等多种农作物选育优良高产品种的重要研究方向。小麦、水稻的矮化育种取得了标志性的“绿色革命”，然而所有绿色革命成就都没有提及玉米的矮化育种。事实上，玉米矮化基因研究与小麦和水稻起步大体一致，可是“实用”玉米矮化基因的创制及其育种应用一直充满挑战，迫切需要开发新策略、创新材料、挖掘和利用新的矮秆基因资源。

近日，四川农业大学唐祈林教授团队在植物学期刊Plant Biotechnology Journal上发表了题为“Maize-Tripsacum-Teosinte allopolyploid (MTP), a novel dwarf mutant inducer tool in maize” 的研究论文，报道了利用玉米-大刍草-摩擦禾异源多倍体（MTP）创制玉米矮秆种质的新方法，并以创制的一份矮秆种质为案例，揭示了矮秆基因的变异来源、矮化机制及其育种潜力。

该研究利用玉米、四倍体多年生大刍草和摩擦禾三物种聚合体的玉米-大刍草-摩擦禾异源六倍体MTP为桥梁材料，与玉米杂交、回交，创制MTP-玉米渐渗系种质中发现10余份矮秆材料，对可能具有“应用价值”的5份半矮秆材料进行系统的等位性、遗传方式和激素响应的鉴定，它们均与矮秆基因Br2不等位，且5份种质矮化基因相互也不等位，以单基因遗传控制为主，激素响应分别为赤霉素敏感型、油菜素内酯敏感型、赤霉素和生长素不敏感型等类型。

对早期发现的一份MTP-玉米矮秆d024进行了系统研究。通过图位克隆得到了矮化基因ZmCYP90D1，发现该基因启动子区域的191bp变异（indel-4）来源于MTP的摩擦禾亲本，即来自摩擦禾变异的等位基因。利用酵母单双杂交、双分子荧光互补、萤光素酶互补、凝胶迁移以及气相色谱/质谱法等实验，证实矮秆基因ZmCYP90D1由上游转录因子ZmBES1/BZR1-5调控，进而影响ZmCYP90D1与ZmFDXs、ZmNAD（P）H的相互作用，调控茎节间油菜素内酯含量变化，控制茎节间细胞的伸长，影响植株株高。进一步开发ZmCYP90D1矮秆基因分子标记，通过分子标记辅助育种创制矮秆自交系，合成矮秆基因杂交种，与常规杂交种对照相比，适当密度的矮秆基因杂交种与最适密度对照的产量持平，但其抗倒伏能力和收获指数显著提高。

综上，该团队开发以四倍体多年生大刍草、摩擦禾和玉米三物种聚合体的玉米-大刍草-摩擦禾异源六倍体MTP为桥梁材料，与玉米杂交、回交，创制抗病、抗虫、耐逆、矮秆等重要农艺性状的MTP-玉米渐渗系新种质，为构建具有更强抗生物、非生物胁迫性和利用矮秆等新性状的玉米类作物品种提供了机遇。该研究利用MTP创制玉米矮秆新资源为矮秆玉米育种提供了一种新途径和新资源。

四川农业大学玉米研究所博士生周阳为本论文第一作者，已毕业博士李杨(现为绵阳师范学院教师) 和硕士生罗林为论文的共同第一作者，唐祈林教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系四川玉米创新团队、四川省饲草育种攻关、四川科技创新创业苗子工程等项目的资助。四川农业大学国家重点实验室李双成老师提供了帮助。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14483