湖北日?qǐng)?bào)訊（記者韓曉玲、通訊員楊寧、蔣朝常）3月25日，記者從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校嚴(yán)建兵教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)18年研究，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在玉米和水稻中都具有的關(guān)鍵基因，通過(guò)對(duì)該基因的編輯改良，有望能將玉米和水稻的產(chǎn)量分別提高10%和8%左右。研究同時(shí)解析了玉米和水稻趨同選擇的遺傳規(guī)律，為作物馴化的機(jī)理解析和未來(lái)作物育種奠定了重要理論基礎(chǔ)。
當(dāng)天，該研究成果在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)》。
經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的歲月，玉米、水稻和小麥?zhǔn)瞧耨Z化最為成功的三大農(nóng)作物，為全球人類提供了50%以上的能量攝入。它們?cè)陂L(zhǎng)期的改良和選擇過(guò)程中，發(fā)生了什么，是否遵循了共同的遺傳規(guī)律？中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)18年，師生三代人持續(xù)攻關(guān)，從基因和基因組兩個(gè)層面進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
科研人員從野生玉米資源里發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新基因，能夠增加玉米穗行數(shù)從而增加單穗籽粒數(shù)目和單穗產(chǎn)量，命名為KRN2。同時(shí)，在水稻基因組中也鑒定出同源基因OsKRN2。該研究還利用基因編輯技術(shù)創(chuàng)制了KRN2和OsKRN2基因功能敲除的新材料，多年多點(diǎn)的田間小區(qū)試驗(yàn)表明，玉米KRN2敲除系和水稻OsKRN2敲除系可分別提高10%的玉米產(chǎn)量和8%的水稻產(chǎn)量，并且對(duì)其它農(nóng)藝性狀沒(méi)有明顯的負(fù)面影響，展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。
“這個(gè)基因以前從來(lái)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)，而且它在玉米和水稻上都有，可以說(shuō)是殊途同歸?！比A中農(nóng)大作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室教授嚴(yán)建兵介紹，基因編輯就好比用一把“小剪刀”，把這個(gè)基因“剪”一下，以提高產(chǎn)量。
課題組進(jìn)一步在全基因組水平上對(duì)玉米和水稻趨同選擇的范圍與機(jī)制進(jìn)行了深入解析，共檢測(cè)到490對(duì)經(jīng)歷了趨同選擇的同源基因?qū)?。?yán)建兵說(shuō)，此次發(fā)現(xiàn)的KRN2，只是其中一個(gè)影響產(chǎn)量的基因，其它受趨同選擇的基因中，還蘊(yùn)藏著很多可用于玉米和水稻遺傳改良的“寶藏”。這在宏觀上或者說(shuō)在整個(gè)基因組水平上，對(duì)作物遺傳改良指明了一個(gè)新方向。下一步，聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)將依托湖北洪山實(shí)驗(yàn)室，組建玉米基因組、育種基因設(shè)計(jì)、分組育種等創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，打通從基礎(chǔ)研究到標(biāo)記基因的開(kāi)發(fā)，以及品種選育、產(chǎn)業(yè)推廣運(yùn)用全產(chǎn)業(yè)鏈。
責(zé)任編輯：趙琳