The Crop Journal | 中国农科院作科所揭示ZmCCT10启动子甲基化影响玉米杂交种开花期的机制

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

开花期是玉米区域适应性的关键影响因素，决定其熟期、散粉结实率、光热资源利用效率和产量。玉米是世界上最早利用杂种优势的作物之一，近年来，对玉米农艺性状遗传基础解析的研究逐步从自交系过渡到杂交种层面。虽然目前利用突变体和不同的遗传群体鉴定到一系列控制玉米自交系开花期的基因和QTL，但其参与玉米杂交种开花期表型或杂种优势形成的遗传机制仍鲜有报道。

近日，中国农业科学院作物科学研究所在The Crop Journal在线发表了题为“A differentially methylated region of the ZmCCT10 promoter affects flowering time in hybrid maize”的研究论文，作者以掖478/齐319重组自交系（recombination inbred line, RIL）群体及RIL与自交系昌7-2测配的F1群体为研究材料，通过连锁与关联分析的方法解析控制玉米杂交种开花期的遗传基础，并对候选基因ZmCCT10调控杂交种开花期的遗传机制进行研究。

研究者发现，测交群体较重组自交系群体表现出明显提前开花的杂种优势。尽管相关性分析表明开花期性状在两群体间均呈显著正相关（r > 0.50），但测交F1群体杂种优势的产生与亲本间遗传距离无显著相关性（r < 0.01），亲本间遗传距离并不一定能够准确预测杂交种的表型（图1）。利用QTL定位的方法共鉴定到11个QTL与杂交种开花期显著相关，其中包括能够在黄淮海夏播区调控杂交种开花期的主效QTL qFH10，而该位点只能在春播区长日照条件下对自交系开花期起调控作用（图2）。分子遗传学方法验证了ZmCCT10为qFH10候选基因，该基因启动子上游CACTA类转座子插入决定其等位基因变异（图3）。DNA甲基化分析表明，转座子插入导致ZmCCT10启动子区在自交系与杂交种间存在差异甲基化区域（differentially methylated region，DMR）（–700至–1520 bp），而该DMR处CG甲基化差异能够影响ZmCCT10的表达模式从而调控了杂交种开花期性状（图4）。该研究不仅鉴定到控制玉米杂交种开花期的主效基因，同时也为表观遗传修饰调控杂交种表型提供了重要的理论基础。

作者和基金项目

中国农业科学院作物科学研究所周志强副研究员和鲁鑫博士后为该文共同第一作者，李新海研究员和翁建峰研究员为共同通信作者。该研究得到国家自然科学基金项目（31971963）和中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ZDRW202004）的资助。

本文转载自The Crop Journal

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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