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我国科学家拿到玉米杂种优势利用“新钥匙”

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科技日报记者刘志伟通讯员喻弥蒋朝常

5月13日，记者从华中农业大学（简称华农）获悉，该校玉米团队联合国内相关团队运用基因组大数据、机器学习和全基因组关联分析方法，开发出玉米杂种优势利用“新钥匙”。

玉米是全球最大的粮食和饲料作物之一，全球年产量超过10亿吨。玉米还是世界上最早利用杂种优势的作物之一。近百年来，大量研究人员在水稻、玉米和油菜等作物中，对杂种优势进行了大量研究。但这些研究往往基于单一遗传群体，对杂种优势的理解存在一定局限性。

华农玉米研究团队以我国育种中常用的24个玉米骨干材料，用10多年的时间构建了一个玉米人工合成CUBIC群体。在此基础上，为系统解析玉米杂种优势，该团队创建了一套迄今为止植物中最大规模的杂交遗传设计群体，有4万多个F1杂交种。

在Genome Biology（《基因组生物学》）上发表的相关论文

2017年，在安徽丰大种业公司的支持下，华农严建兵教授和清华大学鲁志教授团队联合发起玉米杂种优势预测挑战赛 (e-Maize Challenge)，期待通过挑战赛，利用提供的基因组学数据和参赛选手的创新性数据分析方法，建立起一个精准、稳健、高效的计算分析方法，实现利用基因组学大数据来精准预测具有强优势表型的杂交组合。

挑战赛共吸引来自世界各地高校、企业等不同学科和行业的30多个代表队角逐，中国农业大学王向峰教授团队最终获得挑战赛冠军。

在挑战赛的基础上，各方进一步深度合作，探索基础、应用和开发的有机融合。经过多年攻关，合作团队结合基因组大数据、机器学习和全基因组关联分析方法，在个F1杂交种中，系统解析了玉米杂种优势和特殊配合力形成的遗传学基础，研究发现了一个“显性－互作”共调控模型对杂种优势形成具有重要贡献。

专家表示，通过数学模型决策鉴定杂种优势基因、寻找性状改良基因的最优组合模式，同时利用基因编辑技术创制优异变异，有望精准实现育种材料的千里选一、万里选一，将极大降低育种成本、加速育种进程。

5月10日，相关研究成果以“玉米杂种优势利用的遗传机制”为题，在Genome Biology（《基因组生物学》）上发表。华农植物科学技术学院肖英杰副教授、中国农业大学博士后姜淑琴、西北农林科技大学博士生程前、北京市农林科学院王夏青博士为论文共同第一作者。华农严建兵教授、中国农业大学王向峰教授和北京市农林科学院赵久然研究员为共同通讯作者。

文章来源：《玉米科学》网址: http://www.ymkxzz.cn/zonghexinwen/2022/0424/1880.html