由胡佛水坝大学(HHU)和马里兰大学植物与植物物理研究所(MPIPZ)分子生理学研究所的托马斯·哈特维格博士与朱莉娅·恩格尔霍恩博士领衔的研究团队，在《自然遗传学》杂志上发表重要论文，提出了一种绘制植物基因“开关”的全新有效方法，为作物育种和抗逆性提升开辟了新路径。

基因组中的自然遗传变异是生物多样性的基础，也是推动进化的动力。然而，自然进化过程缓慢，无法满足作物快速适应气候变化的需求。为保障全球粮食安全，研究人员需加速识别天然DNA变异，以改善作物在逆境下的表现。

传统研究多聚焦于基因本身，但新研究表明，植物间的关键差异，如大小、抗病性及逆境抵抗力，往往由基因调控开关决定，而非基因本身。这些调控开关虽仅占基因组的不到1%，却能解释相当一部分可遗传性状的差异，有时甚至超过一半。

研究团队通过分析25种不同的玉米杂交种，确定了基因组中超过20万个自然变异影响调控开关的区域。他们发现，这些调控开关如同调节灯亮度的开关，控制着基因何时、何地及活跃程度。

研究的主要作者恩格尔霍恩指出，新方法能在单个实验中直接比较通过母系和父系遗传的调控开关变体差异，为玉米研究界提供了超过3500个与干旱相关的调控位点资源，为微调基因表达、增强作物稳健性提供了新可能。

通讯作者哈特维格强调，了解这些调节开关的运作机制，为提高作物恢复力和产量提供了新工具，奠定了未来更智能育种过程的基础。新方法的精确性使研究人员能够有针对性地操纵开关，培育出具有改良性状的植物。

该研究还与加州大学戴维斯分校团队合作完成，共同作者表示，新方法揭开了基因组中非编码区域的神秘面纱，为生物学家和育种家提供了新的、更精准的靶点，助力新的研发方法。

据悉，该研究是在HHU和MPIPZ的CEPLAS植物科学卓越集群内进行的。

更多信息： Julia Engelhorn 等人，转录因子结合位点的遗传变异在很大程度上解释了玉米的表型遗传力，《自然遗传学》(2025)。