利用表型组学技术解析玉米时间动态生长模式的基因组学洞察

本研究利用无人机系统(UAS)监测三个重组自交系群体在灌溉/非灌溉条件下10个时间点的株高动态变化(TPHT)，通过Weibull模型拟合生长曲线并计算株高生长速率(PHGR)，发现PHGR相较于TPHT更能稳定反映不同水分条件下的表型差异，并鉴定到与干旱响应相关的关键基因(如mads69)及SNP位点(chr1_274716256)，为作物适应性育种提供了精准基因组预测新策略。

　　

通过无人机系统(UAS/UAV)采集三个重组自交系(RILs)群体在灌溉与非灌溉条件下10个时间点(43–133天)的株高时序数据(TPHT)，研究发现遗传方差随生育期波动导致遗传力在0.42–0.84间变化。利用Weibull模型拟合生长曲线，以拐点计算株高生长速率(PHGR)——一个与玉米源强度相关的量化性状。PHGR在三种RIL群体中均显著区分不同水分条件，而TPHT的表型差异有限。在非灌溉条件下，LH82/LAMA群体中发现PHGR相关显著SNP(chr1_274716256)，该位点位于染色体1上260–280 kb的强连锁不平衡(LD)区块内，毗邻d8、kn1、knox3、phy1等候选基因。TPHT在不同时间点下检测到多个显著位点，涉及toc1、elm1、an1、cct1、vp8等生长调控基因。值得注意的是，利用开花前连续TPHT计算的生长速率数据在非灌溉条件下发现开花激活基因mads69，提示其抗旱潜能。基因组预测显示TPHT的预测精度在灌溉条件下更高且随生育期提升，而PHGR表现出更稳定的跨时间点预测能力(范围0.11–0.55)。基因组标记的时效性在灌溉环境中稳定，在非灌溉环境中波动显著。这些发现为作物育种提供了时序性状分析的基因组学新视角。