CGM第566期：甜玉米风味复杂性的遗传基础

甜玉米作为全球重要的粮蔬果作物，其风味品质的遗传改良一直是育种家的核心目标。然而，与普通玉米相比，甜玉米的风味形成机制，特别是除甜度外的口感背后的遗传调控网络尚不清楚。

为此，本研究首先组装了一个高质量的超甜玉米参考基因组，并对全球295份甜玉米自交系进行了重测序。通过群体遗传学分析，我们发现甜玉米与普通玉米之间存在显著的遗传分化，其驯化选择信号不仅集中在碳水化合物代谢通路上，还涉及众多激素响应与发育调控基因。为了系统解析甜玉米风味，本研究整合了多组学数据：对280份材料的籽粒进行了转录组测序，并对20天的授粉籽粒进行了代谢组学分析，鉴定出近500种结构已知的代谢物。通过代谢物全基因组关联分析，我们定位了101个显著位点。更重要的是，我们结合感官评价，发现风味评分与特定的糖类、有机酸及挥发物高度相关。研究的关键发现是，除了已知的主效基因Sh2和Su1外，我们鉴定并验证了三个全新基因的功能。利用CRISPR技术敲除这些基因，我们证实了它们对目标代谢物的调控作用，并发现了能够协调高产与优质的自然变异位点。

该研究不仅构建了首个甜玉米风味预测模型，还直接验证了三个可用于精准设计育种的新基因。研究证明，通过优化果皮厚度等口感性状，即使不显著增加糖度，也能提升消费者的整体风味感知，为打破高产与优质之间的矛盾提供了可行的遗传路径。