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为解析玉米复杂性状遗传机制，研究人员构建重组自交系间杂交（RIX）群体，结合两年人工接种 F. verticillioides 表型数据，定位到 37 个单年和 29 个联合年 BLUPs 关联位点，包括 FER 抗性 QTL 等，为玉米抗病育种提供新靶点。
玉米作为全球产量最高的作物之一，在保障粮食、饲料和生物燃料供应中扮演关键角色。然而，其作为异花授粉作物，常用的纯合基因型遗传研究难以准确反映田间杂合栽培条件下的复杂性状表现，尤其是抗镰孢穗腐病（FER）这类受多基因控制的重要农艺性状。镰孢菌（Fusarium verticillioides）不仅导致玉米减产，还会产生真菌毒素威胁食品安全，而现有商业品种抗性有限，亟需通过遗传研究挖掘抗性基因资源。此外，玉米的开花时间、穗部性状（如穗行数、穗粗等）与产量密切相关，解析这些性状的遗传基础对提高育种效率至关重要。
在此背景下，意大利圣安娜高等学校（Scuola Superiore Sant’Anna）和天主教圣心大学（Università Cattolica del Sacro Cuore）的研究人员开展了相关研究。他们构建了一个由玉米多亲本高级世代互交（MAGIC）群体衍生的重组自交系间杂交（RIX）群体，包含 214 个 F?杂交种，旨在利用杂合背景定位 FER 抗性及产量相关性状的数量性状位点（QTL）。研究成果发表在《BMC Plant Biology》。
研究主要采用以下技术方法：
- 群体构建：通过 MAGIC 重组自交系（RIL）随机配对杂交生成 RIX 群体，并利用隐马尔可夫模型（HMM）重建 RIX 基因型概率。
- 表型分析：在意大利北部连续两年（2018-2019 年）开展田间试验，人工接种 F. verticillioides 后评估 FER 抗性评分，同时测量开花时间（DT）、穗行数（Krows）、穗长（EL）等农艺性状，并通过最佳线性无偏预测（BLUPs）整合表型数据。
- QTL 定位：结合基因型概率和表型 BLUPs，利用线性混合模型（LMM）进行全基因组关联分析，鉴定显著关联位点。
研究结果
1. RIX 群体的遗传多样性与表型变异
RIX 群体通过链杂交方案构建，包含 229 个 MAGIC RIL 的遗传信息，群体结构分析显示遗传结构弱，具有广泛的表型变异。多数杂交种在穗部性状（如穗粗 ED、穗行数 Krows）和开花时间上表现出超亲遗传，且 FER 抗性最佳的基因型均为 RIX 个体，表明杂合背景能有效扩展表型多样性。
2. FER 抗性及产量性状的 QTL 定位
- 单年分析：鉴定到 37 个显著关联位点，涉及 FER 抗性、开花时间和穗部性状。
- 联合年分析：定位到 29 个 QTL，其中染色体 9 上一个 2.93 Mbp 区间与 FER 抗性显著相关，包含 70 个基因模型，如 Caleosin/Peroxigenase 基因（可能参与植物防御信号分子合成）和 NFX-L1 同源基因（潜在毒素响应调控因子）。
- 已知位点验证：染色体 8 上检测到与开花时间相关的 vgt1 和 vgt2 位点，染色体 4 和 7 上定位到穗行数相关的 krn4 和 te1 基因，验证了 RIX 群体在 QTL 定位中的有效性。
3. 候选基因功能预测与验证
在 FER 抗性 QTL 区间内，发现多个候选基因可能参与植物 - 病原菌互作，如编码抗坏血酸过氧化物酶、类黄酮合成酶的基因，以及与细胞壁修饰相关的木葡聚糖内转糖基酶基因。此外，创始人单倍型分析显示，A632 亲本的单倍型显著提升 FER 抗性，而 H99 单倍型则与感病相关，提示这些亲本可作为抗性育种的重要资源。
结论与讨论
本研究首次利用 RIX 群体在杂合背景下系统解析玉米 FER 抗性和产量性状的遗传基础，证实了多亲本群体结合杂合基因型在 QTL 定位中的优势。研究鉴定的 QTL，尤其是染色体 9 上的 FER 抗性主效位点，为分子标记辅助育种提供了直接靶点。同时，RIX 群体表现出的超亲遗传现象，暗示杂合效应在玉米杂种优势利用中的潜力，为解析复杂性状的遗传机制开辟了新路径。该研究不仅深化了对玉米抗性和产量性状遗传结构的理解，也为可持续农业背景下的抗病高产育种提供了理论支撑和技术参考。
