单交种是目前国家和省级玉米品种审定的主要品种类型。单交种的杂种优势模式代表了玉米品种的遗传背景，一直以来只能通过其系谱资料或亲本自交系的杂种优势群划分结果来确定。随着现代农业进入商业化育种时代，传统的杂种优势模式鉴定方法遇到系谱未知和亲本保密等因素而无法有效实施。

近日，北京市农林科学院玉米研究所在《科学通报》在线发表了题为“基于分子标记技术的玉米品种杂种优势模式鉴定方法”的研究论文。作者提出了一种完全基于分子标记技术的杂种优势模式鉴定方法（简称完全分子标记法），在品种系谱信息未知的前提下，通过分析单交种的DNA指纹就能鉴定出其两个亲本的杂种优势群。首先，筛选对照自交系进行杂种优势群划分；其次，通过虚拟杂交对照自交系构建杂优模式权重库，并确定每个杂优模式的置信阈值；最后，依据玉米单交种的DNA指纹判定该品种的杂种优势模式。

结果表明：（1）230个常用玉米自交系组成的对照自交系库通过系统发生树、群体结构分析、主坐标分析三种分类方法互相验证，确认该库包含了9个杂种优势群（图1），分别是塘四平头群（黄改群）、X群、旅大红骨群、P群、兰卡斯特群、瑞德群、改良瑞德群、混合群1和混合群2。（2）构建包含36种模式的杂种优势模式权重库，由于不同模式的评分分布差异较大（图2），不同模式评分平均值差值最大为8.112，通过每个模式的置信阈值设定判定规则可提高模式判定的准确率。（3）选取335个已通过国家审定玉米品种进行方法验证，发现完全分子标记法不仅与系谱结合分子标记法的一致率为77.7%，与系统发生树的分组结果存在亲本同群聚合和双亲组合模式相同聚合两个层次上的吻合（图3）。（4）2000-2013年国家审定玉米品种中利用最多的杂种优势模式（不区分正反交）分别是改良瑞德群×塘四平头群、改良瑞德群×P群和P群×旅大红骨群，2017年推广面积最大的杂种优势模式是改良瑞德群×塘四平头群。该研究为获取玉米单交种遗传背景信息提供一种客观、简便、有效的分析方案，不仅有助于精准推广栽培品种和评估其遗传多样性，还对保障国家粮食安全具有重要意义。

图1 230个玉米自交系的杂种优势群划分

图2 杂种优势模式权重库对不同模式第一代虚拟杂交种评分的描述性统计

图3 335个玉米杂交种基于完全分子标记法的杂种优势模式和基于邻接法的系统发生树分组情况

北京市农林科学院玉米研究所杨扬副研究员、田红丽研究员、易红梅研究员为该文共同第一作者，北京市农林科学院玉米研究所赵久然研究员、宋伟研究员和王凤格研究员为共同通讯作者。该研究得到科技创新2030重大项目（2022ZD04019）、北京市农林科学院财政项目(KJCX20230303)和北京学者项目（BSP041）的资助。

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