玉米籽粒水分含量候选基因的选择驯化与种质演化规律研究

摘要

[目的]挖掘调控玉米籽粒水分含量的关键基因，明确其在不同年代育种材料中的演化规律，对宜机收玉米品种的培育具有重要意义。[方法]首先汇集了297个玉米籽粒水分含量相关候选基因，通过GO富集分析解析其参与的生物学过程。以玉米野生种、地方种及美国自交系为研究对象，开展候选基因启动子区域的进化分析，评估其在驯化过程中的选择特征；同时利用中国不同年代育种材料，分析候选基因在遗传改良进程中的等位基因频率变化趋势。通过交集分析筛选同时受驯化选择与遗传改良选择的关键基因，并进一步分析关键基因不同基因型间籽粒水分含量的差异，以及目标等位基因在育种进程中的频率变化。[结果]GO富集分析显示，297个玉米籽粒水分含量相关候选基因显著富集于细胞壁构建、氧化还原反应等生物学过程，提示此类过程可能参与调控种子水分相关性状。进化分析结果表明，候选基因的启动子区域在进化中受到选择作用，且部分基因在中国不同年代育种材料的遗传改良进程中同样被选择。通过交集分析筛选出7个同时受驯化选择与遗传改良选择的关键基因，其中3个基因的不同基因型间籽粒水分含量存在显著差异，另有2个基因中可提高籽粒水分含量的等位基因频率在遗传改良过程中呈持续降低趋势。[结论]为解析玉米籽粒水分含量的种质演化规律提供了理论支撑，也为宜机收玉米品种的培育提供了重要候选基因资源。

关键词

玉米 / 籽粒水分 / 选择驯化 / 种质演化

基金资助

辽宁省教育厅基本科研项目（JYTXS2024004）