华中农业大学严建兵教授Cell子刊发表研究新成果

来自华中农业大学的研究人员报告称他们对368种不同玉米自交系展开了调查研究，通过揭示它们的基因组、转录组和表型组变异，阐明了现代玉米育种的复杂适应机制。这一研究论文发表在6月Cell出版社旗下的子刊《Molecular Plant》杂志上。

　　

生物通报道  自华中农业大学的研究人员报告称他们对368种不同玉米自交系展开了调查研究，通过揭示它们的基因组、转录组和表型组变异，阐明了现代玉米育种的复杂适应机制。这一研究论文发表在6月Cell出版社旗下的子刊《Molecular Plant》杂志上。

论文的通讯作者是华中农业大学的严建兵（Jianbing Yan）教授。严教授目前主要从事玉米复杂数量性状的遗传解析以及玉米基因组学和分子育种研究。在主流期刊如Nature Genetics，Science等发表论文60余篇（延伸阅读：华中农业大学Nature子刊发表测序新成果 ）。

玉米（Maize）是世界主要农作物之一，对于全球的粮食供应至关重要，当前玉米的总产量高于任何其他的粮食作物。玉米也可以用来作为调查作物进化和改良的一个有用模型。

玉米起源于中南美洲，在公元前5000-8000年玉米首先在墨西哥中南或西南热带地区（约北纬18 °N）内得到驯化。公元前1000年硬粒玉米传播到美国。在16世纪之前，玉米的传播局限在美洲大陆，由玉米起源中心逐渐从低纬度向高纬度移动。通过驯化、杂交、人工选择，形成了适应温带环境的早熟、耐寒、对光周期反应钝感的各种生态类型。

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直至几百年前，玉米种植才进一步扩展到东亚、欧洲和非洲。现在除了南极洲外，世界六大洲都种植玉米，其分布之广是其他栽培作物所不可比拟的。面对着广泛不同的温度、日长等条件，玉米都能良好地适应。

为了了解玉米从热带地区转向温带生长区的适应机制，在这篇文章中研究人员收集了368个各种温带和热带的玉米自交系。他们结合对种子的RNA测序以及来自MaizeSNP50 BeadChip的数据，生成了558 529个单核苷酸多态(SNPs)，28 769个基因的表达数据，并结合662个表型性状一起进行了分析。这其中包括一些形态学、农艺学、生理和代谢性状，许多性状已知对应激适应极其重要。

研究结果表明，热带和温带玉米自交系发生分歧是在3400–6700年前。他们鉴别出了701个基因组选择信号和转录组变异，其中包括2700差异性表达基因和389个重新连接的共表达网络基因。发现的这些候选信号在功能上与应激反应有关联，大多数与一些定向选择性状有关，这有可能是随着玉米迁离它的驯化中心面对各种不同的环境条件下的一种优势。

新研究还清楚地表明了，这样的应激适应与一些蛋白质编码序列以及转录组水平上的调控变化有关联。而后一过程有可能是玉米沿着它的短进化史适应环境改变的一种更为灵活和动态的方式。

（生物通：何嫱）

作者简介：

严建兵，男，博士，教授，1976年5月出生。2003年博士毕业于华中农业大学生命科学技术学院。毕业后受聘于中国农业大学作物遗传育种系讲师，现为华中农业大学生命科学技术学院教授，作物遗传改良国家重点实验室副主任。目前主要从事玉米复杂数量性状的遗传解析以及玉米基因组学和分子育种研究。在Nature Genetics, Science, Nature Communications, PNAS, Plos Genetics, Plos One, BMC plant biology, Molecular Breeding, Theoretical and Applied Genetics, 中国科学和科学通报等主流期刊发表论文60余篇，多次应邀在国际国内学术会议上做大会报告。为国内外近20家期刊的审稿人，并担任期刊Theoretical and Applied Genetics, Molecular Breeding 编委和Frontiers in Plant Genetics and Genomics的审稿编委。

生物通推荐原文摘要：

Genetic Architecture of Natural Variation in Rice Chlorophyll Content Revealed by a Genome-Wide Association Study

Chlorophyll content is one of the most important physiological traits as it is closely related to leaf photosynthesis and crop yield potential. So far, few genes have been reported to be involved in natural variation of chlorophyll content in rice (Oryza sativa) and the extent of variations explored is very limited. We conducted a genome-wide association study (GWAS) using a diverse worldwide collection of 529 O. sativa accessions. A total of 46 significant association loci were identified. Three F2 mapping populations with parents selected from the association panel were tested for validation of GWAS signals. We clearly demonstrated that Grain number, plant height, and heading date7 (Ghd7) was a major locus for natural variation of chlorophyll content at the heading stage by combining evidence from near-isogenic lines and transgenic plants. The enhanced expression of Ghd7 decreased the chlorophyll content, mainly through down-regulating the expression of genes involved in the biosynthesis of chlorophyll and chloroplast. In addition, Narrow leaf1 (NAL1) corresponded to one significant association region repeatedly detected over two years. We revealed a high degree of polymorphism in the 5′ UTR and four non-synonymous SNPs in the coding region of NAL1, and observed diverse effects of the major haplotypes. The loci or candidate genes identified would help to fine-tune and optimize the antenna size of canopies in rice breeding.