科学家解析玉米籽粒淀粉含量遗传机理

　　玉米是全球最重要的农作物之一。淀粉为玉米籽粒的主要组分，约占籽粒干重的70%，不仅是影响籽粒产量的重要因素，还为食品生产和工业加工如造纸业、医药行业、生物燃料等领域提供原料。因此，解析玉米籽粒淀粉含量的遗传基础，对高产优质玉米新品种的培育意义重大。

　　近日，中国农业大学国家玉米改良中心杨小红团队在《植物生物技术杂志》在线发表论文。该研究通过连锁分析、关联分析、代谢途径驱动分析等方法，在玉米全基因组水平上全面解析了玉米籽粒淀粉含量的遗传基础，为玉米产量和品质的遗传改良提供理论依据。

　　该研究以6个重组自交系群体为材料，利用单个群体的QTL定位、整合群体的联合连锁分析和基于RIL群体的全基因组关联分析等方法对淀粉含量进行遗传解析，共鉴定到50个控制淀粉含量的QTL和9对上位性QTL。QTL效应分析表明，少数大效应加性QTL、大量微效加性QTL和少数微效上位性QTL是籽粒淀粉表型变异的遗传基础。通过QTL区间关联分析和代谢途径相关基因的共定位分析共鉴定到33个候选基因，其中27个基因为非淀粉代谢途径基因，表明许多非淀粉代谢途径基因的自然变异可能对玉米籽粒淀粉含量的合成和积累起着重要作用。

　　通过代谢途径相关基因的共定位分析，发现ZmTPS9为玉米籽粒淀粉含量QTL-qSTA4-2的候选基因之一。该基因编码海藻糖代谢途径中的海藻糖-6-磷酸合成酶，主要在籽粒和胚乳中表达，随着籽粒灌浆过程其表达量逐渐升高。突变体分析发现，ZmTPS9中的海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶功能丧失之后，玉米籽粒淀粉含量和百粒重均显著增加，表明ZmTPS9在玉米产量和品质的遗传改良中具有潜在的应用价值。

　　该研究为高产优质新品种的培育提供了潜在的育种材料和基因资源，对玉米高产和淀粉品质的遗传改良具有重要意义。

　　相关论文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.13645