近日，The Plant Journal在線發表了華中農業大學、馬克斯普朗克分子植物生理學研究所及中國農業大學合作完成的題為"Large-scale metabolite QTL analysis provides new insights for high-quality maize improvement "的論文，通過代謝組分析促進了玉米遺傳改良代謝組學已發展成為評估遺傳群體中表型變異的有力工具，分析代謝物豐度的差異被證明是關聯基因組和最終表型的一種有效方法。玉米及其祖先teosinte在遺傳多樣性及轉錄調控方面的差異已經相對清晰，但是兩者之間所有代謝物的差異仍鮮為人知。
作者利用以玉米近緣野生材料（Zeamays ssp.mexicana）與玉米自交系Mo17為親本構建的BC2F7群體，進行了代謝物分析。在四種組織SL（幼苗期葉片）、ML（灌漿期葉片）、YK（幼胚）、MK（成熟籽粒）中，共定量分析了65種初生代謝物，并且具有明顯的組織特異性模式。
玉米不同組織中初級代謝變異的檢測結果本研究關聯分析獲得了這些代謝物的350個QTL，這些QTLs在基因組中分布不均勻并且在Chr2和Chr6上存在兩個熱點區域。
研究發現，對于這些具有累加效應的QTL而言，在增加初級代謝物含量方面，teosinte等位基因比Mo17顯示出更大的效果。而相反的是，對于籽粒形狀和淀粉產量相關性狀，Mo17等位基因比teosinte具有更大的作用作者結合代謝組、轉錄組以及玉米產量和品質數據，全面解析了一個玉米分離群體的初級代謝差異。本研究找到了玉米和teosinte的初級代謝物在全基因組水平的差異，并確定了兩者基因組的相同區域同時影響代謝產物和淀粉產量，但效果相反。本研究指出，許多影響初級代謝產物的有利基因隱藏在玉米野生種基因組中，它們可能在玉米高產育種過程中逐漸丟失了。因此，野生近緣種依然是玉米生產改良的重要遺傳資源。該研究為未來在玉米育種上尋找一個平衡點來同時保持/提高產量和品質提供了明確的線索。
華中農業大學嚴建兵教授、馬克斯普朗克分子植物生理學研究所AlisdairR. Fernie教授和中國農業大學李建生教授為本文的通訊作者。本研究得到了國家重點研究發展計劃（2016YFD010100303），國家自然科學基金（31525017）和華中農業大學科技自主創新基金的支持。