高通量表型组新技术提醒玉米抗旱遗传机制

近日，华中农业年夜学作物遗传改进国度重点试验室和湖北省洪山试验室代明球传授与杨全能传授团队结合研收回一种玉米抗旱高通量表型组技术，提醒了玉米抗旱的根底。相关研讨以“Using high-throughput multiple optical phenotyping to decipher the genetic architecture of maize drought tolerance”为题颁发于国内学术期刊Genome Biology。

近年来，日益频仍的气候干旱已成为招致玉米增产的次要自然灾祸之一，重大的干旱乃至会招致玉米颗粒无收，形成微小经济损失。是以，若何无效的进步玉米的耐旱性，培养抗旱新种类是保证食粮平安的迫切需求。

玉米抗旱研讨离不开高通量表型精准鉴定，但因为“表型瓶颈”，即传统的干旱表型性状获取伎俩存在丈量通量低、耗时辛苦、精度不高、毁坏性等缺陷，今朝曾经不克不及知足飞速倒退的动物抗逆研讨的需求，重大障碍了玉米抗旱资本的挖掘。近年来，以智能化、高通量、动静无损丈量为次要特征的表型组学技术迅猛倒退，使得多时空多标准表型检测成为能够，可完成作物全生养期表型动静精准鉴定。

该研讨基于高通量作物表型平台，联合高光谱、微型CT、RGB多光学成像技术对368份玉米自然群体资料在多个成长时期、正常浇水和干旱钳制下的玉米表型进行间断无损检测，并自立研发多光学图像批处置法式阐发并提取图像性状（Image-based traits， i-traits），通过挑选终极得到10，080个与干旱钳制相关的图像性状 i-traits。

研讨团队联合全基因组联系关系（GWAS）阐发鉴定到2，318个与干旱钳制相关的候选基因，联合候选基因通路富集阐发成果构建了基因和图像性状的联系关系网络。为了验证候选基因在调控光谱表型和抗旱性上的生物功效，团队进一步从候选基因中挑选、确定了2个未知抗旱功效的基因ZmcPGM2（参加糖代谢）和ZmFAB1A（参加磷酸肌醇代谢）。基于渐变体的研讨标明，ZmcPGM2和ZmFAB1A可能调控响应表型并负调控玉米抗旱。

团队进一步对干旱钳制相应相关图像性状i-traits进行阐发，挑选到15个图像性状i-traits可能很好的预测玉米存活率，且这15个图像性状和已知光谱指数（红谷、绿峰、绿谷、红边等）具备较高相关性，预示着它们在玉米的抗旱育种改进中能够具备紧张的利用代价，可作为潜在的干旱钳制相应相关生物标志。

本研讨提出了一种玉米抗旱基因挖掘的新思绪和新办法，并基于本办法提醒了玉米抗旱的遗传根底以及驯化和改进中丧失的潜在抗旱位点，为玉米抗旱遗传改进和抗旱育种提供了新的基因资本和丰厚的“宝库”。(100yiyao.com）