我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)宜機(jī)收玉米育種新“鑰匙”

11月13日，從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校校長(zhǎng)、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家嚴(yán)建兵教授團(tuán)隊(duì)研究鑒定到一個(gè)影響籽粒脫水的小肽（即蛋白質(zhì)片段）microRPG1。該小肽是玉米及其近緣種中特有的一種含31個(gè)氨基酸的新型小肽，由非編碼序列從頭起源，通過(guò)精確調(diào)節(jié)乙烯信號(hào)通路關(guān)鍵基因的表達(dá)來(lái)控制籽粒脫水。相關(guān)研究成果近日在線(xiàn)發(fā)表于《細(xì)胞》雜志，為打開(kāi)籽粒脫水這扇門(mén)找到一把有效的鑰匙。

玉米是我國(guó)種植面積最大、總產(chǎn)量最高的作物。但長(zhǎng)期缺乏快脫水品種，導(dǎo)致玉米籽粒機(jī)械化收獲面積不到15%，影響生產(chǎn)效率和種植成本。迄今為止，控制籽粒脫水速率這一性狀的基因很少被克隆，其潛在機(jī)制尚不清楚，這是難以通過(guò)遺傳改良培育快脫水宜機(jī)收玉米品種的根本原因。

圍繞該產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵問(wèn)題，嚴(yán)建兵團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)11年持續(xù)攻關(guān)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵基因。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，敲除這個(gè)基因后，能提高玉米籽粒脫水速率。

嚴(yán)建兵介紹，他所在團(tuán)隊(duì)將目標(biāo)鎖定在一個(gè)只存在于玉蜀黍中全新的基因——RPG。RPG若要發(fā)揮功能，則需要通過(guò)編碼一段31個(gè)氨基酸的小肽——microRPG1?！霸谟衩组L(zhǎng)身體、灌漿的時(shí)候，這個(gè)基因不起作用，但是一旦玉米的籽粒生物量積累完成，授粉30多天以后，這個(gè)基因就開(kāi)始啟動(dòng)，加速玉米籽粒脫水的效果。”他說(shuō)。

據(jù)了解，適合機(jī)械化收獲的玉米籽粒含水量須在15%至25%之間，而我國(guó)大多數(shù)玉米品種在收獲時(shí)含水量通常在30%至40%之間。多年多點(diǎn)的試驗(yàn)表明，敲除microRPG1可使玉米收獲時(shí)的籽粒含水量下降2%至17%，平均下降7%，其他農(nóng)藝和產(chǎn)量性狀卻沒(méi)有明顯變化。

研究團(tuán)隊(duì)分析了數(shù)百份具有代表性的玉米種質(zhì)材料，發(fā)現(xiàn)幾乎所有材料都存在RPG基因，意味著操縱RPG來(lái)改變籽粒脫水速率培育宜機(jī)收的品種具有巨大應(yīng)用潛力。這一發(fā)現(xiàn)為下一步籽粒脫水的精準(zhǔn)調(diào)控提供了新思路，具有廣闊應(yīng)用前景。

該研究首次揭示了玉米籽粒脫水的分子機(jī)制，系快脫水宜機(jī)收玉米品種培育的重要基礎(chǔ)。目前，該團(tuán)隊(duì)圍繞玉米籽粒脫水的精準(zhǔn)調(diào)控，已布局多個(gè)專(zhuān)利，并授權(quán)企業(yè)開(kāi)展商業(yè)化應(yīng)用。未來(lái)，使用該技術(shù)，機(jī)器可直接在田里收籽粒，省時(shí)省力，極大提高玉米機(jī)械化收獲效率。

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)供圖）