2026年3月17日，《自然-遗传学》发表了一项由中国科学家领衔的里程碑研究。该研究通过大规模基因组学分析，揭示了现代玉米育种中理想株型的遗传基础，鉴定出8个调控株型的关键基因，并利用“有利等位基因聚合”策略，以优良杂交种“豫丰303”为底盘，成功开发出4个耐密植、产量提高4.1%至9.2%的新杂交种。这一工作为基因组学指导的作物精准育种提供了重要范例。
增加种植密度是提升玉米产量的关键途径，但这要求植株具备“理想株型”——包括叶片直立（利于透光）、株高适中（抗倒伏）、雄穗分枝少（减少养分消耗）等特性。然而，调控这些复杂性状的遗传网络长期未被充分解析，限制了传统育种的效率。来自河南农业大学、中国农业科学院和华南农业大学的联合团队，系统解析了玉米株型的遗传调控网络，并采用基因组学指导的分子设计育种策略，成功攻克了这一难题。
追溯理想株型的遗传轨迹
研究团队首先分析了自20世纪60年代以来的108个历史主栽杂交种的株型演变，发现株高、穗位高、叶宽、叶长等关键性状在几十年间得到了显著改善。通过全基因组关联分析（GWAS），他们发现这些性状的改善与有利等位基因的纯合频率持续增加密切相关。
为了深入挖掘调控这些性状的基因，研究者利用两个株型差异显著的优良自交系（D132和豫82）构建遗传群体，通过精细定位和功能验证，成功鉴定出8个调控玉米株型的关键基因。其中包括控制叶夹角的新基因ZmAIM1和ZmSINAT4，以及调控株高、穗位高、叶宽和叶长的基因ZmCOL6、ZmKRP16。这些基因构成了塑造玉米理想株型的核心调控网络。
精准设计：以“豫丰303”为底盘的基因组学指导育种
在明确了“靶点基因”后，研究团队将其应用于实践中，选择广泛应用的优良杂交种“豫丰303”作为育种底盘。通过基因组测序，精准鉴定了“豫丰303”在上述8个关键基因及全基因组范围内株型相关位点的遗传缺陷。
随后，从玉米种质资源库中筛选携带有利等位基因的供体材料，利用杂交和连续回交，结合全基因组分子标记辅助选择，将多个有利等位基因精准聚合到“豫丰303”的亲本中，创制出5个改良亲本系。利用这些亲本，研究者配组出4个新杂交种（豫单739、776、783、792），在不同生态区和密度条件下进行田间试验，结果显示这些新杂交种在高密度（82,500株/公顷）条件下表现出理想的株型结构，平均产量比原“豫丰303”提高了4.1%至9.2%，实现了密植高产的目标。
总结与展望
该研究成功结合了基础遗传分析与应用分子育种，成为基因组学指导的作物精准设计育种的典范。其主要贡献包括：
深化理论认知：系统揭示了现代玉米育种中理想株型的遗传轨迹，贡献了多个自主知识产权的关键功能基因。
开创育种新范式：提出并验证了“底盘品种选择→全基因组缺陷诊断→有利等位基因聚合→新种质创制”的精准育种路径，具有广泛推广价值。
取得重大成果：成功育成高产耐密植玉米杂交种，为保障国家粮食安全提供了重要的品种支撑。
这项研究不仅适用于玉米，也为其他主要作物的高产育种提供了全新策略和工具，标志着作物育种迈入智能化、精准化的新时代。
参考文献：
Yao, W., Ku, L., Wang, B. 等. 通过基因组指导的有利等位基因叠加育种实现高产玉米的突破。《自然-遗传学》2026年第58卷，916-927页。