北京時(shí)間3月25日凌晨，《科學(xué)》雜志在線(xiàn)發(fā)表了中國農業(yè)大學(xué)團隊和華中農業(yè)大學(xué)團隊的聯(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。試驗表明，通過(guò)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律，為作物馴化的機理解析和未來(lái)作物育種奠定了重要理論基礎。
玉米、水稻和小麥這三大農作物，為全球人類(lèi)提供了50%以上的能量攝入。人類(lèi)先祖從約1萬(wàn)年前就開(kāi)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，祖先各不相同，形態(tài)和生長(cháng)習性各異。它們在長(cháng)期的改良和選擇過(guò)程中，是否遵循了共同的遺傳規律？這是一個(gè)重大的基礎科學(xué)問(wèn)題，對作物的遺傳改良也有重要的實(shí)踐意義。中國農大和華中農大的聯(lián)合研究團隊歷經(jīng)18年，從基因和基因組兩個(gè)層面進(jìn)行了系統的研究。其中，首次發(fā)現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
華中農業(yè)大學(xué)副校長(cháng)，湖北洪山實(shí)驗室常務(wù)副主任、首席科學(xué)家嚴建兵介紹，他們將新發(fā)現的這個(gè)關(guān)鍵基因命名為KRN2，通過(guò)對這一基因的編輯，可以調控玉米穗行數，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產(chǎn)權的基因，有可能為解決我們的糧食安全問(wèn)題做貢獻。
嚴建兵教授介紹，重要的功能基因的發(fā)現，將為作物遺傳改良、新作物的從頭馴化帶來(lái)新的契機?？蒲袌F隊通過(guò)研究也解析了玉米和水稻趨同選擇的遺傳規律。
△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(shí)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(kāi)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(xué)家發(fā)現可同時(shí)提高水稻玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵基因》）
見(jiàn)習編輯 歐陽(yáng)晨煜 審讀 吳劍林 審核 鄭蔚珩