近日,中国农业科学院作物科学研究所的一项研究通过基因组分析,揭示了现代玉米自交系的遗传多样性以及育种选择的效应。这项研究对全球重要粮食作物——玉米的深入理解,不仅提供了丰富的遗传资源,还为未来的育种工作奠定了扎实的理论基础。
此次研究收集了2,933份玉米自交系,包括2,430种在不同地理区域推广的优良商业杂交种自交系及503份自然群体自交系,构建了一个来源广泛、遗传多样性丰富的自交系群体。研究团队利用重测序技术和现代群体遗传学方法分析了这些玉米自交系的基因组变异情况,结果显示在437,081个覆盖全基因组的高质量SNP标记下,群体遗传特征及变异分布得到了细致的解析。
现代玉米育种的成功依赖于优良自交系的选育,而种质资源的多样性分析与选择规律研究则显得尤为重要。这一过程常常受到广泛种质材料来源、复杂遗传结构及低预测准确性等挑战。然而,基因组学技术的发展,尤其是深度学习算法的引入,极大地提高了种质资源遗传背景的理解和性状预测的准确性。
研究中,团队通过选择清除分析挖掘了大量与开花时间、根系发育、抗逆性、产量以及株型结构等生物学过程相关的基因。这些发现不仅凸显了人工选择在玉米基因组塑造中的重要性,也标志着新的杂种优势类群的出现,可能极大推动玉米的遗传改良和育种选择。
为了进一步提升预测精度,研究人员建立了基于深度学习的基因组预测模型,涉及8个株型及产量相关性状。这些模型不仅能够对目标性状进行精准预测,还通过对它们的错误率分析,验证了上述受选择位点的可靠性。
值得一提的是,研究团队还提出了“选择比例”的概念,探讨在基因组选择育种中,验证群体的大小与育种效率之间的关系。模拟分析发现,选择比例是影响产量相关性状遗传增益的关键因素之一,这一创新为后续的玉米育种工作提供了全新的视角与方法。
综上所述,该研究为玉米育种提供了多样化的遗传资源,揭示了新的育种位点,并利用深度学习算法构建的基因组预测模型在育种利用上具有重要指导意义。随着这一研究成果的发表,相信将进一步推动玉米遗传改良和智能育种的进展,有助于提升全球粮食生产的可持续性与有效性。
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