【报告解读】CIMMMYT：基因组技术提升热带玉米育种的遗传增益

这篇报告的核心内容是探讨如何通过基因组技术和相关技术在热带地区提高玉米育种的遗传增益。报告详细介绍了玉米育种中的遗传增益概念、基因组技术的应用、以及如何通过这些技术提高选择强度、选择准确性、遗传变异和缩短育种周期等关键因素来实现更高的遗传增益。

1. 遗传增益在玉米育种中的重要性

报告首先介绍了遗传增益（ΔG）的公式：ΔG = i·r·σA/t，其中i代表选择强度，r代表选择准确性，σA代表遗传变异，t代表育种周期。遗传增益是通过育种周期实现的，报告提到玉米育种中报告的遗传增益数据，例如在中国、阿根廷、加拿大、美国和西非等地区，不同时间段内每公顷每年的产量增加量。

2. 玉米基因组的机遇与挑战

报告指出，玉米基因组具有以下特点：

• 多基因控制：大多数性状由大量微效基因控制。
• 高遗传变异：有利于在自然或人工选择过程中实现有利结果。
• 基因共线性变异：不同自交系之间约30%的基因是非共线性的。
• 连锁不平衡（LD）衰减模式：高杂交率和有效的重组率，但取决于育种库的遗传基础。
• 表观基因组、转录组、蛋白质组和代谢组：这些“组学”技术正在迅速发展，但面临数据点挑战，即如何将数据转化为选择单位。

3. 基因组技术在玉米育种中的应用

报告详细介绍了几种基因组技术及其在玉米育种中的应用：

• 高通量基因分型平台（HTPG）：为CGIAR机构、国家农业研究系统（NARS）和中小企业种子公司提供低成本、快速周转的基因分型设施。
• 连锁/家族/双亲图谱：有限和受控的重组，较低的精度，但较高的功率。
• 关联图谱：无限和不受控的重组，较高的精度，但较低的功率。
• 联合连锁和关联图谱：共享给合作伙伴，集中进行基因分型，所有目标性状的表型在任何合作伙伴位置生成。
• 性状标记发现和部署：包括标记发现、验证和在育种池中的部署。

4. 基因组选择（GS）的应用

基因组选择是传统育种和标记辅助选择（MAB）的扩展。它使用高密度基因型和多地点表型的训练群体，这些群体代表育种种质，并且是动态更新的。测试/验证群体是具有未知表型的品系。报告提到，当基因分型成本和周转时间降低到足以部分替代资源密集型的田间精确表型鉴定时，基因组预测将在育种计划中发挥高度有益和成本效益的作用。

5. 基因组使能技术对遗传增益的影响

报告讨论了几种基因组使能技术及其对遗传增益的影响：

• 种子DNA基因分型：使用孟山都公司的专利激光种子切片技术，丢弃携带不利等位基因的种子，从而在种植前实现更大的“有效种群”规模，这有助于提高选择强度、缩短育种周期和降低田间成本。
• 双单倍体（DH）：通过加倍单倍体技术，可以显著提高选择强度、遗传变异和缩短育种周期。
• 高通量和相对精确的表型鉴定：精确的表型鉴定是瓶颈，报告提到需要精确的胁迫管理、近感和遥感技术，以及考虑田间变异性的实验设计。
• 育种信息学和决策支持工具：这些工具可以帮助整合数据和系谱信息，支持选择决策。