近日，植物学Top期刊《Journal of Experimental Botany》在线发表了我所玉米种质资源团队题为“Heterosis-related genes under different planting densities in maize (Zea mays L.)”的研究论文，揭示了不同种植密度条件下玉米杂种优势形成的分子机制。

杂种优势的利用和合理密植是提高玉米单位面积产量最有效的方法。近年来，随着玉米种植密度的增加，玉米的单产有了较大幅度的提升，然而玉米杂种优势对产量的贡献率相对在逐渐减少。为了解析不同种植密度条件下的玉米杂种优势的分子遗传机理，本研究利用我国最重要的骨干玉米自交系郑58、掖478、昌7-2和黄早四及其杂交种为基础材料，在不同的密度条件下，研究差异表达基因对杂种优势遗传效应的影响。结果表明：在高种植密度条件下，母本效应基因主要富集在光合作用和碳水化合物的代谢合成途径，父本效应基因主要富集在生物胁迫、非生物胁迫及植物激素等途径。加权基因共表达网络分析（WGCNA）表明，较高的种植密度可诱导生物/非生物胁迫、植物激素合成、泛素介导的蛋白质水解等相关基因的表达，抑制能量合成相关基因。同时研究还发现，母本基因和父本基因在光合反应过程中分别起着不同的作用。最终鉴定出4个高密度条件下杂种优势相关的基因，分别在光合效率、淀粉合成、生长素代谢、基因沉默和RNA干扰等方面起着重要的作用。本研究进一步明确了母本遗传效应和父本遗传效应在玉米杂种优势利用中的作用，同时解析了种植密度与杂种优势之间的关系。该研究对于全面解析杂种优势的分子机制、发掘杂种优势相关基因、预测杂种优势等方面有着重要的理论意义和实践指导价值。

我所马娟博士为论文第一作者，李会勇副研究员为通讯作者。中国农业科学院作物科学研究所和美国爱荷华州立大学也参与了部分研究工作。本研究得到国家重点研发项目计划、国家自然科学基金和河南省重大科技专项的资助。

文章链接https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/ery282/5063675