本報訊（記者 劉肖勇）4月27日，華南農業大學生命科學學院、亞熱帶農業資源保護與利用國家重點實驗室、嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室王海洋教授團隊與中國農業科學院生物技術研究所和北京大學等單位合作在國際頂尖學術期刊Nature Genetics《自然-遺傳學，IF5Y=31.077》在線發表了題為“Genome-wide selection and genetic improvement during modern maize breeding”的研究論文，揭示現代玉米遺傳改良“育種選擇指紋”。
玉米是目前世界第一大農作物，廣泛作為糧食、飼料和工業原材料。在過去幾十年間，經過不斷的耐密性品種改良與種植密度的提升，玉米單產有了成倍的增長，但對玉米現代育種過程中品種耐密性改良的遺傳基礎和選擇規律尚未得到系統解析。為此，王海洋團隊與中國農業科學院生物技術研究所和北京大學等多家單位合作，收集了近幾十年來國內外不同育種時期廣泛使用的350份玉米育種材料，經過2年4種環境表型分析，發現現代玉米育種過程中，玉米育種材料都經歷了向更低穗位、更少雄穗分枝數、更緊湊葉夾角及更早開花期方向的趨同選擇；進一步通過全基因組重測序，結合全基因組關聯分析 (GWAS)，挖掘到了233個與15個農藝性狀有顯著關聯的遺傳位點；鑑定到1,888個在現代玉米育種過程受選擇的基因組區域（育種指紋），涉及近5000個功能基因；基因富集分析發現，現代玉米育種過程中主要選擇了與生物脅迫抗性、非生物脅迫抗性、植物激素代謝及信號轉導、光信號轉導及開花期調控通路相關的基因。最後，研究者利用CRISPR/Cas9 技術創制了功能缺失突變體，證明了2個在現代玉米育種過程中受到選擇的基因，ZmPIF3.3 和TSH4，分別在調控玉米株高（穗位高）和雄穗分枝數方面發揮重要作用。
本研究明確了穗位、雄穗分枝數、葉夾角和開花期對於提高玉米耐密性的關鍵作用，為今後耐密玉米品種培育提供了方向性的指引。同時利用生物信息學、群體遺傳學和分子生物學等研究手段，闡明瞭現代玉米育種過程中全基因組水平的選擇和遺傳改良規律，挖掘了一大批調控玉米耐密理想株型和抗逆性的關鍵候選基因，為玉米耐密理想株型和抗性的改良、玉米雜交種親本的選擇和組配及全基因組分子選擇育種技術的研發提供重要的理論基礎和基因資源。本研究成果也可為其他作物（如水稻、小麥等）遺傳育種規律的解析和優良基因挖掘提供有益的借鑑。
該研究共同第一作者為中國農業科學院生物技術研究所王寶寶研究員、北京大學現代農學院博士研究生林澤川和生物技術研究所博士研究生李鑫，通訊作者為華南農業大學生命科學學院王海洋教授和北京大學現代農學院何航副研究員。該研究得到了國家重點研發計劃、廣東省基礎研究和應用研究重大計劃、國家轉基因重大專項、國家自然科學基金、中國農業科學院科技創新工程資助。
