中国农业科学院黎裕/王天宇课题组揭示干旱胁迫下玉米根系结构变化的基因组学基础

以下文章来源于植物与环境 PCE ，作者植物与环境 PCE

玉米是重要的粮食作物，但随着全球气候变化和水资源短缺加剧，干旱胁迫已成为限制玉米生产的关键因素之一。根系在响应植物干旱胁迫中起重要作用，优化根系结构是提高作物抗旱性的重要策略之一。然而，干旱胁迫条件下玉米根系结构的演化及其基因组学基础尚不清楚。

近日，中国农业科学院作物科学研究所玉米优异种质资源发掘与创新利用团队在Plant, Cell & Environment上发表了题为“Genomic insight into changes of root architecture under drought stress in maize ”的研究论文，揭示了不同水分条件下玉米根系结构在现代育种过程中的表型变化规律及其基因组基础，为玉米根系结构的遗传改良和抗旱性研究提供了重要的理论基础与基因资源。

该研究对来自中国和美国不同育种时期的373份玉米自交系，在苗期正常水分和干旱胁迫条件下的根系结构（初生根长度、种子根数目和长度、冠根数目和长度）进行了表型鉴定分析，并利用重测序方法开展了基因型精准鉴定。研究发现，干旱胁迫条件下，中美玉米育种过程中种子根长都经历了趋同增加，与抗旱指数呈显著正相关；而正常水分条件下没有显著变化，表明现代玉米育种过程中为应对干旱胁迫，种子根伸长是人工选择的目标，有利于提高玉米苗期抗旱性。通过全基因组关联分析，共鉴定出221个根系结构关联位点，并发掘到1975个玉米根系结构候选基因。同时，发现在干旱胁迫条件下种子根长的有利等位基因在中美现代玉米育种过程中得到逐渐累积。整合全基因组关联和根系转录组结果分析，发掘出75个玉米根系结构关键基因，并利用过表达转基因实验验证了其中关键基因ZmCIPK3的生物学功能，其过表达通过提高水分胁迫条件下种子根长度提高玉米苗期抗旱性。

中国农科院作科所李春辉副研究员、已毕业博士生郭剑（现扬州大学博士后）、在读博士生王东梅为该论文共同第一作者，黎裕研究员和王天宇研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国农业科学院创新工程资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/pce.14567

本文转载自植物与环境 PCE

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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