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从费时费力到省时省力我国科学家找到宜机收玉米品种培育“金钥匙”

长江云新闻 2024-11-13 07:50:09

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北京时间11月12日晚，国际学术期刊《细胞》（Cell）杂志在线发表了华中农业大学严建兵教授团队科研成果，研究鉴定到一个影响籽粒脱水的小肽microRPG1，是玉米及其近缘种中特有的一种含31个氨基酸的新型小肽，由非编码序列从头起源，通过精确调节乙烯信号通路关键基因的表达来控制籽粒脱水。该研究首次揭示了玉米籽粒脱水的分子机制，为快脱水宜机收玉米培育奠定重要基础。

玉米是我国种植面积最大、总产量最高的作物，但长期受限于缺乏快脱水的品种，导致玉米籽粒机械化收获面积不到15%，影响了生产效率和种植成本。迄今为止，控制籽粒脱水速率这一性状的基因很少被克隆，其潜在机制尚不清楚，这是难以通过遗传改良培育快脱水宜机收玉米品种的根本原因。围绕这一产业关键问题，华中农业大学严建兵教授团队持续11年攻关，发现了一个关键基因，敲除这个基因后，能提高玉米籽粒脱水速率。

华中农业大学校长、湖北洪山实验室首席科学家严建兵教授介绍，科研团队将目标锁定到一个称之为RPG的基因上，这是一个全新的基因，只在玉蜀黍中存在，它编码一段31个氨基酸的小肽，该小肽和任何已知的小肽不同源。他打了一个形象的比喻：在玉米长身体的时候，灌浆的时候这个基因不起作用，但是当玉米的籽粒生物量一旦积累完成，授粉30多天以后，这个基因就开始启动，加速玉米籽粒脱水的效果。

据了解，适合机械化收获的玉米籽粒含水量要求在15%至25%之间，但我国大多数玉米品种在收获时的含水量通常在30%至40%之间。多年多点的试验表明，敲除microRPG1可使收获时的籽粒含水量下降2%至17%，平均下降7%，同时其他农艺和产量性状没有明显的变化。研究团队分析了数百份具有代表性的玉米种质材料，发现几乎所有的材料都存在RPG基因，意味着操纵RPG来改变籽粒脱水速率培育宜机收的品种具有巨大的应用潜力。这一发现为下一步籽粒脱水的精准调控提供了新思路，具有广阔的应用前景。