基因编辑技术改良玉米株型增加杂交种产量.pdf

玉米高产专题生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN2023,39(8):62-69收稿日期：2023-06-07基金项目：国家重点研发计划（2021YFD1201004）作者简介：石佳鑫，男，硕士研究生，研究方向：玉米基因编辑育种；E-mail:；刘凯为共同第一作者通讯作者：刘昌林，男，博士，副研究员，研究方向：玉米基因编辑育种;E-mail:玉米（Zea mays L.）是遍布世界的重要农作物之一。我国的玉米种植面积大，产量占比超过粮食总产量的 40%，对保障我国的粮食安全至关重要1。作为天然的 C4植物，玉米具有更高的光合潜力2。基因编辑技术改良玉米株型增加杂交种产量石佳鑫1，2 刘凯1，2 朱金洁1 祁显涛1 谢传晓1 刘昌林1（1.中国农业科学院作物科学研究所，北京 100081；2.四川农业大学玉米研究所，成都 611130）摘 要：玉米紧凑株型能够通过密植栽培实现增产。改良玉米株型的关键性状叶夹角，创制紧凑株型的玉米杂交种，能够实现该增产过程。通过基因编辑技术和 DTM（desire targeted mutation）策略，突变杂交种中单 88 的母本 CX1 的叶夹角形成关键基因 ZmLG1，获得株型紧凑的改良母本自交系 CX1-lg1。以此母本与中单 88 的父本 CX2 杂交，配制获得株型紧凑的 ZmLG1Zmlg1 改良杂交种中单 88M。对改良母本 CX1-lg1 的制种效率及改良杂交种中单 88M 在增密栽培下的产量进行评估。结果显示：（1）通过母本株型改良能够实现对杂交种株型的改良；（2）株型紧凑的改良母本 CX1-lg1 在 5 000 株/667 m2 的条件下有更高的制种效率；（3）改良杂交种中单 88M 在不同环境和密度下均有更紧凑株型，且在较高栽培密度下实现增产。以上结果表明基因编辑技术能够通过靶向特定基因实现精确的表型调控，借助 DTM 策略改良亲本可以实现对杂交种特定表型的改良。关键词：基因编辑；紧凑株型；叶夹角；高产DOI:10.13560/ki.biotech.bull.1985.2023-0533Gene Editing Reshaping Maize Plant Type for Increasing Hybrid YieldSHI Jia-xin1,2 LIU Kai1,2 ZHU Jin-jie1 QI Xian-tao1 XIE Chuan-xiao1 LIU Chang-lin1（1.Institute of Crop Sciences,Chinese Academy of Agriculture Sciences,Beijing 100081;2.Maize Research Institute,Sichuan Agricultural University,Chengdu 611130）Abstract:Compact plant architecture in maize achieves increased yield through dense planting.The key trait for improving the plant architecture is leaf angle.By creating hybrid varieties with compact plant architecture,the increased yield can be achieved.Using gene editing technology and the DTM（Desire Targeted Mutation）strategy,the gene ZmLG1 underlying leaf angle was mutated in the female parent（Named as CX1）of hybrid Zhongdan88.An improved inbred line（Named as CX1-lg1）with a compact plant architecture was developed.Then,by crossing the female parent CX1-lg1 with the male parent CX2,a hybrid with a compact plant architecture was obtained,named as Zhongdan88M,which contained ZmLG1Zmlg1 alleles.The seed production efficiency of CX1-lg1 and the yield of the improved hybrid variety Zhongdan88M under dense planting were evaluated.The results showed that:1）Improved plant architecture of the female parent improved the corresponding hybrids plant architecture.2）The improved female parent CX1-lg1 had higher seed production efficiency than that of CX1 under the condition of 5 000 plants/667 m2.3）The improved hybrid Zhongdan88M had a more compact plant architecture than that of Zhongdan88 under different environments and densities,and achieved the increased yield at a high density.These results indicate that gene editing technology is powerful in the precise regulation of phenotype via targeting specific genes.Moreover,modifying one parents genotype through the DTM strategy lead to improvements in desired phenotype in the corresponding hybrids.Key words:genome editing;compact plant type;leaf angle;highly productive2023,39(8)63石佳鑫等：基因编辑技术改良玉米株型增加杂交种产量如何更好地发挥玉米的光合潜力，提高玉米产量是当下研究的热点之一。国内外研究表明，密植能够通过改善玉米群体冠层结构，协调单株与群体关系而有效地增加玉米单位面积的产量3-5。玉米群体的种植密度能否增加，受限于玉米株型结构分布是否理想6，超过适宜密度的栽培措施会造成玉米倒伏、空杆和秃尖增长等负面性状出现7-8，最终影响产量。因此创制株型结构分布合理的“理想株型”玉米，能够通过增加栽培密度的上限实现增产。玉米的“理想株型”表现为上部叶片紧凑、节间长，且穗上平均叶面积指数较大等6。从个体来看，叶夹角小且紧凑的“理想株型”玉米，由于整株能够更加均匀的接受光照，在高水平的光合光子通量密度下，其截获辐照度的利用效率更高9；从群体来看，“理想株型”玉米能通过优化单株光合效率、穗三叶的叶向值与有效光合面积等方面提高光能利用率而促进干物质积累和转运，最终提高产量10-11。为创制“理想株型”玉米，可通过杂交育种的方式对玉米双亲选择和组配。玉米株型相关性状的研究表明，在不同背景的杂交组合中，杂交种的叶夹角与双亲的叶夹角显著正相关12。选择叶夹角适当的亲本能够通过杂种优势创制株型和产量优于双亲的 F1植株。例如在油菜中，Li 等13利用生长素信号基因 BnaA3.IAA7 配制杂合型突变体，获得株型改良的杂交种，实现油菜的密植增产。传统方法通过回交改良杂种亲本，这一过程在导入目标位点时，因为连锁累赘引入非目标性状14。为解决这一难题，基因编辑技术精确地靶向目的基因能够打破基因连锁，创制基因精确编辑的突变材料，这种策略被称为 DTM（desire targeted mutation）策略15。通过这种策略突变叶夹角大小调控基因，精确的改变玉米株型在理论上是可能的。在叶夹角的众多调控基因中，ZmLG1（Zm00001d002005）可能通过参与叶发育早期叶片-叶鞘边界线的形成，影响叶耳和叶舌的发育16调控叶夹角的大小。研究发现天然的 Zmlg1 隐性突变体表现为叶耳和叶舌的缺失，致使植株叶夹角减小。该基因的调控模式，先后在玉米17、水稻18、小麦19、大麦20等作物中被发现，说明 LG1 基因在作物中的功能具有保守性。对不同物种 LG1 结构域的研究表明，该基因涉及的调控通路可能仅影响叶夹角和抗逆响应，而不参与到花期等其他性状的调控过程21，对叶夹角无关性状影响较小。因此选取 ZmLG1 基因作为靶标，更倾向于获得精准减小叶夹角的植株。考虑到玉米 Zmlg1纯合突变有影响散粉的潜在风险22，本研究编辑Zmlg1 获得 Zmlg1 纯合基因型的母本，再与相应的父本杂交获得 ZmLG1Zmlg1 型的杂交种。通过观察分析，选择抗性较好且无明显缺陷的中单 88 母本自交系 CX1 为改良对象。本研究以改良母本 CX1 为设计出发点开展了相关实验。将 ZmLG1 编辑为 Zmlg1的 CX1 命名为 CX1-lg1，评估了其制种效率，并配制基因型为 ZmLG1Zmlg1 的改良杂交种中单 88M 开展多环境下增密栽培试验，评估了 Zmlg1 基因的应用价值，也对基因编辑技术在杂交育种中的应用进行了探索。1 材料与方法1.1 材料本次试验所用编辑诱导材料 CF13-115由中国农业科学院作物科学研究所玉米基因编辑育种创新研究组提供，以改良材料中单 88M 和其母本 CX1-lg1为试验材料，未改良中单88和其母本CX1为对照。1.2 方法1.2.1 改良母本 CX1-lg1 和中单 88M 的创制 分析亲本自交系 CX1 的 ZmLG1 序列，挑选符合 CRIS-PR/Cas9 系统的 sgRNA 序列，构建编辑载体遗传转化，获得 ZmLG1 的编辑诱导材料 CF13-115。将CX1 与 CF13-1 杂交，对 F1进行 Cas9 元件的 PCR检测，所用引物为 Cas9JC-F（5-AGCTGGTTGTAG-GTCTGCAC-3）和 Cas9JC-R（5-TTCAAGGTGCT-GGGCAAC-3）。挑选编辑元件阳性个体，用于回交。以后每一代以此方法挑选 Cas9 元件阳性材料作为回交中间材料，作为父本，CX1 为母本回交四代，获得 BC4F1代材料。对 BC4F1个体以相同的方式检测，挑选编辑元件阴性个体自交获得 BC4F2，从中挑选到完全无叶舌叶耳个体 3 株，Sanger 测序检测 ZmLG1 靶点突变情况，所用引物为 LG1-F（5-GCGTGGGAAGATGATGAACC-3）和 LG1-R（5-GTACGTGTAGCCTCCTCTGG-3）。3 株材料均为同一类型编辑事件。我们将这一材料命名为 CX1-lg1，生物技术通报 Biotechnology Bulletin2023,Vol.39,No.864对其扩繁并与 CX2 组配，获得改良的杂交种 F1，命名为中单 88M。1.2.2 田 间 管 理 播 种 前 撒 施 底 肥 复 合 肥（NPK=181210），用量 600 kg/hm2。翻耕整地后采用双粒播种，确保出苗。株距为 16-24 cm，行距为 50 cm（顺义、通辽、南口）或 60 cm（海南）。播种后次日进行镇压、灌溉；播种后 3-4 d 采用乙草胺作为封闭除草剂，每公顷用量 2-2.5 kg。播种两周后统计出苗情况，对缺苗穴位补苗。玉米 4-6叶期降苗，每穴留壮苗一株。苗期根据天气情况适当浇水，拔节后期到抽穗期注意保证充足水分。根据实际情况喷施除草剂或杀虫剂。拔节期追肥一次，采用高氮磷复合肥，用量为基肥的 1/3。R6 期以小区为单位收获。1.2.3 制种试验设计 2020 年在中国农业科学院海南南繁生物育种试验基地开展制种试验。试验采用完全随机设计，设置株距为 24 cm，行距为 50 cm，4 m 为一行。制种行配比为母本父本=41，5 行为一组，每 6 个组为单个小区重复，共设计两个小区重复。其中，CX1（母本）与 CX2（父本）组配获得杂交种中单 88，CX1-lg1（母本）与 CX2（父本）组配获得杂交种中单 88M。田间管理增加母本人工去雄的操作，在拔节末期和抽穗前期进行。1.2.4 改良杂交种密度试验设计 试验采用随机区组设计，以改良杂交种中单 88M 为材料，中单 88为对照，安排 5 000、6 000、7 000 株/667 m2 3 个密度水平，每个小区为 4 m48 m，两组重复。2021年在通辽试验基地和中国农业科学院作物科学研究所顺义试验基地，2022 年在中国农业科学院南口中试基地，3 个环境条件下开展试验。1.2.5 表型测定 株高和穗位高用塔尺（量程 0-300 cm，精确度 1 cm）直接测量。叶夹角表型测量穗上叶夹角、穗位叶夹角、穗下叶夹角。其中，穗上叶夹角和穗下叶夹角是穗上和穗下三片叶的均值。通过测量叶片基部 20 cm 处叶中脉和茎秆距离（量程0.0-50.0 cm，精确度 0.1 cm）的间接法换算为角度值。穗数以小区为统计单元，计有效穗（籽粒数30 粒）个数。含水量通过 KETT 牌谷物水分测量仪（型号 PM8188A），测量 3 次取平均值，记为小区籽粒含水量。收获量为小区收获所有穗重，用电子秤称重（量程 0.00-120.00 kg，精确度 0.05 kg）。出籽率为小区脱粒前与脱粒后重量的比值，产量为小区以 14%标准含水量折算每 667 m2产量。秃尖长用游标卡尺（量程 0.0-180.0 mm，精确度 0.1 mm）测量。穗行数直接计数，行粒数每穗随机统计 3 行，取平均数。1.2.6 数据与图形处理 通过 IBMSPSS25 对实验数据进行 t 检验和双因素方差分析，用 R 语言绘制统计图。2 结果2.1 改良母本CX1-lg1基因序列与表型分析改良母本 CX1-lg1 具有明显的紧凑表型（图1-A）。靶点测序结果显示 CX1-lg1 为纯合“GTAG”四碱基缺失编辑类型（图 1-B）。对叶夹角进行观测，CX1-lg1 穗上（图 1-C）、穗下（图 1-D）叶夹角平均值分别为 4.78 和 11.73，CX1 穗上、穗下叶夹角平均值分别为 15.84 和 27.79。统计分析表明 CX1-lg1穗上（图 1-E）、穗下（图 1-F）叶夹角比 CX1 均极显著的减小。2.2 改良母本CX1-lg1制种效率评估为了进一步验证株型的改良是否影响杂交制种的效率，我们在 5 000 株/667 m2的密度条件下对CX1-lg1 制种情况进行评估（图 2-A、B）。结果表明改良母本 CX1-lg1 的小区平均有效穗数和折算平均产量分别为 355 穗和 425.93 kg，CX1 的平均有效穗数和折算平均产量为 321.5 穗和 407.05 kg。与 CX1相比，CX1-lg1 具有更多有效穗（图 2-C）和更高产量（图 2-D）。2.3 改良杂交种中单88M不同密度的株型表现我们分别对南口、顺义、通辽 3 个环境中，不同密度水平下的杂交种进行株型观测发现，中单88M 在这 3 个环境下都表现出更紧凑的株型（图3-A）。在南口 5 000、6 000、7 000 株/667 m2水平下，中单 88M 穗上叶夹角平均值分别是 21.35、20.27、20.98，穗下叶夹角平均值分别是 25.60、25.63、24.00；对照中单 88 在 5 000、6 000、7 000 株/667 m2三个密度水平下，穗上叶夹角平均值分别是26.39、27.64、27.13，穗下叶夹角平均值分别是30.20、30.47、30.33。在相应密度水平下，中单2023,39(8)65石佳鑫等：基因编辑技术改良玉米株型增加杂交种产量88M 穗上和穗下叶夹角均比中单 88 极显著减小。顺义和通辽两个环境中情况类似，在不同栽培密度下，中单 88M 穗上（图 3-B）和穗下（图 3-C）叶夹角均小于中单 88。2.4 改良杂交种中单88M不同密度下的产量表现我们测量了南口、顺义、通辽 3 个环境条件下不同密度水平的杂交种产量（图 4-A）。结果表明，在南口 5 000、6 000、7 000 株/667 m2三个密度水2 cmCX1CX1-lg1CX1Allele1:5-CCGGGCGCGGAGACTAAGTGGCTGTAGGGGTTG-3 WTAllele2:5-CCGGGCGCGGAGACTAAGTGGCTGTAGGGGTTG-3 WTCX1-lg1Allele1:5-CCGGGCGCGGAGACTAAGTGGCT-GGGTTG-3-4 bpAllele2:5-CCGGGCGCGGAGACTAAGTGGCT-GGGTTG-3-4 bpCX1CX1-lg1B*?Upper leaf angle/(?)E20151050*?Lower leaf angle/(?)F3020100ACX1CX1-lg12 cmCDA：CX1 和 CX1-lg1 株型比较；B：CX1 和 CX1-lg1 基因型比较；C：穗上第 3 叶叶枕部分；D：穗下第三叶叶枕部分；E：穗上叶夹角统计；F：穗下叶夹角统计；误差线代表标准偏差，n=30；星号代表 t 检验差异显著（*P0.05;*P0.01）A:Plant types between CX1 and CX1-lg1.B:Genotypes between CX1 and CX1-lg1.C:Pulvinus of 3rd upper leaf.D:Pulvinus of 3rd lower leaf.E:Statistics of upper leaf angle.F:Statistics of lower leaf angle.Error bar represents standard deviation,n=30;asterisks represent significant differences in t-test（*P0.05;*P0.01）图 1 CX1 和 CX1-lg1 基因型与株型Fig.1 Plant and genotype of CX1 and CX1-lg1C3002001000400?Number of cornsD3002001000400?Yield/(kg667 m-2)CX1-lg1CX2CX1CX2ABA：中单 88 制种试验；B：中单 88M 制种试验；C：小区收获穗数；D：小区折算产量；误差线代表标准偏差，n=2A:Zhongdan 88 seed production trial.B:Zhongdan 88M seed production trial.C:Number of harvested ears in plots.D:Converted yield of plots.Error bar represents standard deviation,n=2图 2 改良母本的杂交制种产量Fig.2 Seed production yield of improved maternal parent生物技术通报 Biotechnology Bulletin2023,Vol.39,No.866平下，中单 88M 的平均折算亩产依次是 592.10 kg、659.10 kg、689.10 kg，中单 88 的折算亩产依次是598.80 kg、704.60 kg、649.10 kg，中单 88M 在 7 000株/667 m2密 度 下 增 产（图 4-B）。在 顺 义 5 000、6 000、7 000 株/667 m2三 个 密 度 水 平 下，中 单88M 的平均折算亩产依次是 689.80 kg、709.80 kg、787.50 kg，中单 88 的折算亩产依次是 671.20 kg、696.70 kg、715.50 kg，前者在 7 000 株/667 m2密度下增产最多（图 4-B）。在通辽 5 000、6 000、7 000株/667 m2三个密度水平下，中单 88M 的平均折算亩产依次是 781.50 kg、896.40 kg、790.10 kg，中单88 的折算亩产依次是 852.00 kg、853.00 kg、710.30 kg，前者在 6 000 和 7 000 株/667 m2密度下有增产效应（图 4-B）。2.5 株型和产量受密度、材料、环境及互作效应影响对杂交种密度试验数据进行多因素方差分析，结果表明：（1）在叶夹角方面，穗上叶夹角、穗位叶夹角和穗下叶夹角在不同环境、材料之间 F 值均达到显著水平，说明叶夹角的大小受到环境和材料的影响。而在不同密度下，穗上叶夹角有极显著差异，穗位叶夹角有显著差异，穗下无显著差异，说明叶夹角不同层次受密度影响的情况不同，表现出从冠层到底层受到密度的影响逐渐减小。此外穗上叶夹角和穗下叶夹角在环境和材料互作下 F 值达到极显著水平，穗位叶夹角达到显著水平（表 1）。方差分析表明，中单 88M 穗上叶夹角受环境影响较小；穗下叶夹角受环境材料互作影响较大。密度和材料?88M?88050302010405000 6000 70005000 6000 70005000 6000 7000?88?88M?Density in different location/(plants per 667 m2)*?Lower leaf angle/(?)?*050302010405000 6000 70005000 6000 70005000 6000 7000?88?88M*?Upper leaf angle/(?)?Density in different location/(plants per 667 m2)ACB50 cmA：中单 88 和中单 88M 株型比较；B：中单 88 和中单 88M 在 3 个环境不同密度下的穗上叶夹角；C：中单 88 和中单 88M 在 3 个环境不同密度下的穗下叶夹角；误差线代表标准偏差，n=80；星号代表 t 检验差异显著（*P0.05;*P0.01）A:Plant types between Zhongdan88 and Zhongdan88M.B:The upper leaf angle between Zhongdan88 and Zhongdan88M under different densities in 3 environments.C:The lower leaf angle between Zhongdan88 and Zhongdan88M under different densities in 3 environments.Error bar represents standard deviation;n=80;and asterisks represent significant differences in t-test（*P0.05;*P0.01）图 3 改良母本使改良杂交种中单 88M 株型紧凑Fig.3 Improved maternal parent grants a compact plant type for hybrid Zhongdan88M2023,39(8)67石佳鑫等：基因编辑技术改良玉米株型增加杂交种产量的互作效应，仅影响穗上叶夹角的大小（表 1），中单 88M 受到密度材料互作效应较小。（2）在产量方面，环境影响秃尖长、收获量、出籽率、有效穗数和产量等性状，且均达到极显著水平；密度极显著影响秃尖长、有效穗数，显著影响收获量；环境和材料互作效应极显著影响秃尖长和有效穗数（表 2）。两种材料受环境材料互作效应影响不同：中单 88M秃尖长、收获量、出籽率受环境材料互作效应影响比中单 88 大，有效穗数和产量比中单 88 受影响小；密度材料互作效应显著影响秃尖长（表 2），中单?88M?88BA075050025010005000 6000 70005000 6000 70005000 6000 7000?88?88M?598.8704.6649.1592.1659.1689.1671.2696.7715.5689.8709.8787.5852.0853.0710.3781.5896.4790.1?Density in different location/(plants per 667 m2)?Yield/(kg667 m-2)A：7 000 株/667 m2中单 88 和中单 88M 产量比较；B：密度试验小区产量统计；误差线代表标准偏差，n=2A:Yield between Zhongdan88 and Zhongdan88M under 7 000 plants per 667 m2 dense.B:Statistic of yield in plots over density test.Error bar represents standard deviation,n=2图 4 改良杂交种中单 88M 在增密栽培条件下产量增加Fig.4 Improved hybrid Zhongdan88M grants an increased yield in dense-planting cultivation表 1 株型相关性状方差分析 F 统计量Table 1 F statistic analysis of variance for plant type related traits源 Source自由度 Df穗上叶夹角 LLA穗下叶夹角 ULA穗位叶夹角 ELA穗位高 EH株高 PH密度 Density20.7310.01*3.29*9.32*19.97*材料 Material11581.94*1918.59*294.76*689.52*522.23*环境 Environment2736.70*1655.75*248.16*270.36*2909.15*密度 材料 DM22.814.93*2.962.681.17环境 材料 EM230.45*20.42*4.35*12.06*3.06*注：星号代表该来源方差的差异达到显著（*P0.05;*P0.01）Note:The asterisk represents a significant difference in the variance of the source（*P0.05;*P0.01）.Df:Degree of freedom;DM:densitymaterial;EM:environmentmaterial;LLA:lower leaf angle;ULA:upper leaf angle;ELA:ear leaf angle;EH:ear height;PH:plant height表 2 产量相关性状方差分析 F 统计量Table 2 F statistic analysis of variance for yield related traits源 Source自由度 Df秃尖长 BTL收获量 HM出籽率 KY有效穗数 PEC产量 Y密度 Density235.89*4.65*0.0534.46*2.87材料 Material168.46*3.4320.55*2.140.71环境 Environment23726.46*65.84*148.25*157.18*25.65*密度 材料 DM23.39*2.090.210.041.71环境 材料 EM225.75*1.680.117.06*0.35注：星号代表差异达到显著（*P0.05;*P0.01）Note:The asterisk represents a significant difference（*P0.05;*P0.01）.BTL:Bald tip length;HM:harvest mass;KY:kernel yield;PEC:productive ear number;Y:yield生物技术通报 Biotechnology Bulletin2023,Vol.39,No.86888M 受该互作效应影响较小。3 讨论3.1 编辑ZmLG1基因对CX1株型与制种效率的影响ZmLG1 基因减小玉米叶夹角的作用是明确和显著的17，并且通过基因编辑技术编辑不同作物的LG1 均有类似的表型18-20。借助于 DTM 策略，通过杂交的方式将基因编辑元件导入目标自交系是可以发挥功能的15。本次实验结果表明，我们获得的改良材料 CX1-lg1 比 CX1 具有更小的上部和下部叶夹角，株型更紧凑。并且 CX1-lg1 在 5 000 株/667 m2的密度下，有更高的制种产量。3.2 改良杂交种中单88M株型和产量的表现前人研究证明，对亲本特定性状的改良能够通过遗传在杂种一代表现23。为此我们通过改良母本获得了 ZmLG1Zmlg1 的改良杂交种中单 88M。在不同环境不同密度下，中单 88M 穗上与穗下叶夹角与对照中单 88 相比均显著的减小，表现为紧凑的株型。3 个环境中，在 7 000 株/667 m2的密度水平下，中单 88M 与对照中单 88 相比有更高的产量，在较低密度水平下，并没有明显变化规律。因此株型改良的杂交种比原先更适应密植栽培。3.3 基因编辑结合杂交育种技术改良杂交种株型综合来看，改良杂交种中单 88M 和其改良母本中单 88M-lg1 在株型上具有相似表现，其遗传规律符合前人对叶夹角遗传规律的解析12,24。我们的实验证明通过基因编辑精确的调控目标性状是可行的。结合传统的杂交育种，通过对亲本目标性状的改良，能够提升杂交种的表现，使其更好地发挥杂种优势。由于株型改良对作物增产的正向贡献6，未来创制理想株型的杂交种具有重要的现实意义。我们在改良叶夹角的过程中，对非目标性状倒伏也产生了影响，可能由于 LG1 基因参与调控的未知通路受到影响，改变了杂种中相关通路的相互作用，需要进一步研究。随着株高、叶夹角、根系、花序等株型形成相关基因的克隆和更具体的功能解析，借助于精确的基因编辑工具，我们可以编辑基因编码序列或调控元件的特定碱基，更精确地改变蛋白序列或更精细的调控表达，实现更精准的表型调控。4 结论通过基因编辑技术结合 DTM 策略成功改良了杂交种母本株型，提升其制种效率；并创制了株型紧凑的杂交种中单 88M，不同栽培密度和试验环境与材料互作，但两种材料不同性状受材料密度和材料环境的两种互作效应影响的大小不同。综合比较认为，通过母本改良获得的杂交种中单 88M 能在高密度（7 000 株/667 m2）下实现增产。参 考 文 献1徐田军,吕天放,赵久然,等.除草剂对不同玉米品种生长发育和产量的影响J.中国生态农业学报,2018,26（8）:1159-1169.Xu TJ,Lyu TF,Zhao JR,et al.Effects of herbicides on growth,development and yield of different maize varietiesJ.Chin J Eco Agric,2018,26（8）:1159-1169.2Leegood RC.Strategies for engineering C4 photosynthesisJ.J Plant Physiol,2013,170（4）:378-388.3Jia QM,Sun LF,Mou HY,et al.Effects of planting patterns and sowing densities on grain-filling,radiation use efficiency and yield of maize（Zea mays L.）in semi-arid regionsJ.Agric Water 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