5月22日，中國農業科學院作物科學研究所玉米優異種質資源發掘與創新利用團隊聯合多家單位首次揭示了玉米在馴化及全球適應性過程中，種子根數目形成的遺傳基礎及適應性軌跡，鑒定了控制種子根數目的關鍵基因ZmHb77，闡明了其調節根系結構及玉米苗期抗旱性的遺傳和生物學基礎，為高效挖掘抗逆并適應未來氣候變化的作物資源奠定了理論基礎。相關成果在《自然遺傳學（Nature Genetics）》上發表。
根系作為植物唯一的地下器官，在水分養分吸收及抗倒伏方面發揮著至關重要作用。禾本科作物玉米作為成功馴化的植物，在保障全球糧食安全方面發揮了重要作用。然而，玉米復雜根系結構形成的遺傳機理及其生態適應性軌跡一直未知。理解作物根系建成的遺傳學基礎及環境適應性驅動力，對于高效挖掘抗逆并適應未來氣候變化的作物資源具有重大理論意義。
研究團隊通過對全球9000余份玉米種質資源（包括玉米野生近緣種大芻草，地方品種和現代自交系）系統分析，發現多數大芻草沒有種子根，而地方品種和現代玉米自交系平均種子根數目在3-4之間，結合考古學證據揭示了種子根的形成可能符合作物馴化歷史及適應性擴散過程。進一步研究發現，晝夜溫差變化與降雨季節性對種子根數目變化具有重要貢獻，表明種子根形成與環境因子密切相關。隨后研究人員對全球1604份玉米種質資源開展全基因組關聯分析，從160個種子根數目相關的候選基因中鎖定到一個控制種子根數目的關鍵轉錄因子ZmHb77，該基因通過控制種子根數目系統調節側根密度，進而影響根系整體的吸水能力，可提高玉米苗期的抗旱性。該研究為理解作物馴化、根系遺傳及生態適應性提供了典型范例，也為開發能夠應對未來氣候挑戰的作物奠定理論基礎。
該研究由德國波恩大學、作科所和美國賓夕法尼亞大學等單位合作完成。德國波恩大學博士生于鵬為第一作者及共同通訊作者。作科所李春輝研究員，美國賓夕法尼亞大學Meng Li博士和德國波恩大學博士生何曉明為共同第一作者。德國波恩大學Frank Hochholdinger教授、作科所王天宇研究員和美國賓夕法尼亞大學Ruairidh Sawers教授為共同通訊作者。該研究得到了“十四五”國家重點研發計劃、國際大科學計劃G2P和中國農業科學院創新工程等項目資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41588-024-01761-3
日期：2024-05-27
根系作為植物唯一的地下器官，在水分養分吸收及抗倒伏方面發揮著至關重要作用。禾本科作物玉米作為成功馴化的植物，在保障全球糧食安全方面發揮了重要作用。然而，玉米復雜根系結構形成的遺傳機理及其生態適應性軌跡一直未知。理解作物根系建成的遺傳學基礎及環境適應性驅動力，對于高效挖掘抗逆并適應未來氣候變化的作物資源具有重大理論意義。
研究團隊通過對全球9000余份玉米種質資源（包括玉米野生近緣種大芻草，地方品種和現代自交系）系統分析，發現多數大芻草沒有種子根，而地方品種和現代玉米自交系平均種子根數目在3-4之間，結合考古學證據揭示了種子根的形成可能符合作物馴化歷史及適應性擴散過程。進一步研究發現，晝夜溫差變化與降雨季節性對種子根數目變化具有重要貢獻，表明種子根形成與環境因子密切相關。隨后研究人員對全球1604份玉米種質資源開展全基因組關聯分析，從160個種子根數目相關的候選基因中鎖定到一個控制種子根數目的關鍵轉錄因子ZmHb77，該基因通過控制種子根數目系統調節側根密度，進而影響根系整體的吸水能力，可提高玉米苗期的抗旱性。該研究為理解作物馴化、根系遺傳及生態適應性提供了典型范例，也為開發能夠應對未來氣候挑戰的作物奠定理論基礎。
該研究由德國波恩大學、作科所和美國賓夕法尼亞大學等單位合作完成。德國波恩大學博士生于鵬為第一作者及共同通訊作者。作科所李春輝研究員，美國賓夕法尼亞大學Meng Li博士和德國波恩大學博士生何曉明為共同第一作者。德國波恩大學Frank Hochholdinger教授、作科所王天宇研究員和美國賓夕法尼亞大學Ruairidh Sawers教授為共同通訊作者。該研究得到了“十四五”國家重點研發計劃、國際大科學計劃G2P和中國農業科學院創新工程等項目資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41588-024-01761-3
日期：2024-05-27
