北京時(shí)間3月25日凌晨，《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)的聯(lián)合科研成果，一個(gè)在玉米和水稻中都具有的關(guān)鍵基因被發(fā)現(xiàn)。試驗(yàn)表明，通過對該基因的編輯改良，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)理解析和未來作物育種奠定了重要理論基礎(chǔ)。
玉米、水稻和小麥這三大農(nóng)作物，為全球人類提供了50%以上的能量攝入。人類先祖從約1萬年前就開始了對野生植物的馴化。這些作物馴化發(fā)生在地球的不同地區(qū)，祖先各不相同，形態(tài)和生長習(xí)性各異。它們在長期的改良和選擇過程中，是否遵循了共同的遺傳規(guī)律？這是一個(gè)重大的基礎(chǔ)科學(xué)問題，對作物的遺傳改良也有重要的實(shí)踐意義。中國農(nóng)大和華中農(nóng)大的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)18年，從基因和基因組兩個(gè)層面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。其中，首次發(fā)現(xiàn)了玉米和水稻中都具有的一個(gè)關(guān)鍵基因。
△基因編輯KRN2可以同時(shí)提高玉米和水稻的產(chǎn)量
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)副校長，湖北洪山實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任、首席科學(xué)家嚴(yán)建兵介紹，他們將新發(fā)現(xiàn)的這個(gè)關(guān)鍵基因命名為KRN2，通過對這一基因的編輯，可以調(diào)控玉米穗行數(shù)，從而將玉米的產(chǎn)量提高10%，同時(shí)這一基因，在水稻的基因組里也同樣存在，進(jìn)行基因編輯，它能夠使水稻的產(chǎn)量增加8%。這是我們具有重大知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因，有可能為解決我們的糧食安全問題做貢獻(xiàn)。
嚴(yán)建兵教授介紹，重要的功能基因的發(fā)現(xiàn)，將為作物遺傳改良、新作物的從頭馴化帶來新的契機(jī)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)通過研究也解析了玉米和水稻趨同選擇的遺傳規(guī)律。
△玉米和水稻趨同選擇的分子機(jī)制
嚴(yán)建兵教授介紹，下一步，聚焦KRN2基因，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)記基因的開發(fā)，以及品種選育、產(chǎn)業(yè)推廣運(yùn)用全產(chǎn)業(yè)鏈。
（原標(biāo)題《我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)可同時(shí)提高水稻玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵基因》）
見習(xí)編輯 歐陽晨煜 審讀 吳劍林 審核 鄭蔚珩