北京時間3月25日凌晨，《科學》雜志在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)大學團隊和華中農(nóng)業(yè)大學團隊的聯(lián)合科研成果，一個在玉米和水稻中都具有的關鍵基因被發(fā)現(xiàn)。試驗表明，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，為作物馴化的機理解析和未來作物育種奠定了重要理論基礎。
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？這是一個重大的基礎科學問題，對作物的遺傳改良也有重要的實踐意義。中國農(nóng)大和華中農(nóng)大的聯(lián)合研究團隊歷經(jīng)18年，從基因和基因組兩個層面進行了系統(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關鍵基因。
△基因編輯KRN2可以同時提高玉米和水稻的產(chǎn)量
華中農(nóng)業(yè)大學副校長，湖北洪山實驗室常務副主任、首席科學家嚴建兵介紹，他們將新發(fā)現(xiàn)的這個關鍵基因命名為KRN2，通過對這一基因的編輯，可以調控玉米穗行數(shù)，從而將玉米的產(chǎn)量提高10%，同時這一基因，在水稻的基因組里也同樣存在，進行基因編輯，它能夠使水稻的產(chǎn)量增加8%。這是我們具有重大知識產(chǎn)權的基因，有可能為解決我們的糧食安全問題做貢獻。
嚴建兵教授介紹，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?？蒲袌F隊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制
嚴建兵教授介紹，下一步，聚焦KRN2基因，聯(lián)合研究團隊將依托湖北洪山實驗室，組建玉米基因組、育種基因設計、分組育種等創(chuàng)新團隊，打通從基礎研究到標記基因的開發(fā)，以及品種選育、產(chǎn)業(yè)推廣運用全產(chǎn)業(yè)鏈。
（原標題《我國科學家發(fā)現(xiàn)可同時提高水稻玉米產(chǎn)量的關鍵基因》）
見習編輯 歐陽晨煜 審讀 吳劍林 審核 鄭蔚珩