近日，河南农业大学农学院陈彦惠、库丽霞、姚文团队联合崖州湾国家实验室王海洋团队在《Nature Genetics》期刊上发表题为“Breeding Ideotype Maize with Enhanced Yield Through Genomics-guided Pyramiding of Favorable Alleles”的研究成果。

该研究系统解析了中国玉米杂交种在现代育种过程中的基因组演变规律，成功鉴定并克隆了多个调控玉米耐密株型的关键基因。开发了一套“基因组指导的理想株型精准设计”育种技术体系。利用该技术，团队成功对曾主导我国玉米生产的经典高产杂交种进行了精准改良，培育出了一系列耐密性显著增强、产量得到提升的新品种。主要研究结果如下：

1. 揭秘半个多世纪以来我国玉米育种规律：优异等位基因的“累积效应”是株型改良的核心驱动力

研究团队通过分析跨越三个育种时代（1960s-2010s）的108份玉米杂交种，发现现代品种株型向穗位降低、叶片直立、雄穗简化方向演变，其遗传机制源于纯合优异等位基因的持续累积，多数株型性状受杂种优势的调节作用较弱。这一发现确立了“通过在亲本中聚合优异等位基因”来改良株型性状的理论基础。

2. 构建耐密育种精准“靶点库”：8个株型调控基因及其优异等位变异的鉴定与功能解析

基因资源的匮乏一直是制约耐密玉米育种的瓶颈。研究团队构建了大规模的遗传群体，综合利用图位克隆和GWAS技术，成功鉴定并功能验证了8个调控玉米株型的重要基因。这些基因资源及其分子工具的开发，为玉米耐密育种提供了精准的“基因靶点”和高效的“导航系统”。

3. 实现从理论到实践的跨越：“基因组指导的精准设计”育种技术体系

为验证“基因组设计”育种的可行性，团队提出并实施了一套全新的“基因组指导的优异等位基因聚合（Genomics-guided Pyramiding of Favorable Alleles）”育种策略，具体包括：（1）优选育种底盘；（2）精准筛选供体自交系；（3）构建“多性状、多基因”的协同改良体系；（4）实施多基因精准聚合。

根据该套育种技术体系，团队成功选育出4个株型显著改良的玉米新杂交种，新杂交种在高密度种植条件下较对照底盘杂交种增产4.1%–9.2%，实现了密植条件下的产量突破。

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选育的4个玉米新杂交种与底盘杂交种在株型和耐密高产等方面的比较