自然·遺傳學 | 種業創新攻關新突破！河南農業大學陳彥惠/華南農業大學王海洋育成耐密植高產玉米新品種！

玉米作為全球最重要的糧食作物之一，在耕地資源日益緊張的背景下，提高單位面積產量成為保障糧食安全的關鍵。增加種植密度是提升玉米產量的有效途徑，但高密度種植往往導致植株間競爭加劇、透光性變差、倒伏風險增加等問題。因此，培育適合密植的理想株型——包括適宜的株高和穗位、緊湊的葉夾角、較小的雄穗分枝數以及縮短的吐絲散粉間隔——成為玉米育種的重要方向。然而，傳統育種方法主要依賴田間表型選擇，耗時長、成本高且效率低下，亟需更加精準高效的育種策略。

2026年3月17日，河南農業大學陳彥惠教授團隊聯合華南農業大學王海洋教授團隊在《自然·遺傳學》發表了題為《Breeding ideotype maize with enhanced yield through genomics-guided pyramiding of favorable alleles》的研究論文。該研究通過解析玉米株型馴化的遺傳基礎，鑒定出8個關鍵調控基因，并利用基因組學指導的有利等位基因聚合策略，成功培育出4個適宜密植、產量顯著提升的玉米雜交種。

研究團隊首先分析了我國20世紀60年代至今108個歷史雜交種的12個農藝性狀，發現相對穗位高、葉夾角、雄穗分枝數和吐絲散粉間隔是適應密植的主要選擇靶標。通過對這些性狀進行全基因組關聯分析，發現有利純合等位基因的積累與性狀改良密切相關，為理想株型育種提供了理論依據。

為進一步挖掘關鍵調控基因，團隊對葉夾角主效QTL qLA4-2進行精細定位，成功克隆了ZmAIM1和ZmSINAT4兩個基因。研究發現，這兩個基因啟動子區的轉座子插入影響了其表達水平，進而調控葉夾角大小。過表達這兩個基因可使葉夾角增大，而敲除后則使葉夾角減小，表明它們負向調控葉夾角發育。

針對株高和穗位高性狀，團隊通過全基因組關聯分析鑒定出ZmCOL6、ZmKRP16和ZmPDS10三個調控基因。單倍型分析表明，攜帶優勢單倍型的自交系具有更低的穗位高或株高。過表達ZmCOL6和ZmKRP16顯著降低穗位高，而過表達ZmPDS10則顯著降低株高，證實了這些基因在株高調控中的功能。

在葉片形態調控方面，研究團隊鑒定出ZmOXS3、ZmTAL1和ZmA3A1三個關鍵基因，分別調控葉寬和葉長。通過Ac/Ds插入突變體和EMS突變體驗證，證實這些基因功能的喪失會導致葉片形態的顯著改變，為葉片形態改良提供了新的靶點。

基于以上發現，研究團隊以我國主推優良雜交種“裕豐303”為底盤，選擇攜帶優勢等位基因的4個優良自交系作為供體，通過前景選擇和背景選擇相結合的策略，將8個株型調控基因和2個抗病基因的有利等位基因聚合到“裕豐303”的親本中，成功培育出1個改良母本和4個改良父本。

利用改良親本配制的4個新雜交種——豫單783、豫單792、豫單776和豫單739，表現出更加緊湊的株型結構，株高、穗位高、葉夾角、葉寬和葉長均顯著降低。在8個不同環境點的田間試驗中，4個新雜交種在7.5萬株/公頃和8.25萬株/公頃的高密度下，小區產量較“裕豐303”提高4.1%-9.2%，其中株型最為緊湊的豫單739在8.25萬株/公頃密度下產量表現最佳。

READING

BioPeers

歡迎關注本公眾號，所有內容歡迎點贊，推薦??，評論，轉發~

如有錯誤、遺漏、侵權或商務合作請私信小編~~

歡迎大家投稿課題組 研究進展 、招聘及招生宣傳~

所有文章只為科普、科研服務，無商業目的~