玉米、水稻和小麦这三大农作物,为全球人类提供了50%以上的能量摄入。人类先祖从约1万年前就开始了对野生植物的驯化。这些作物驯化发生在地球的不同地区,祖先各不相同,形态和生长习性各异。它们在长期的改良和选择过程中,是否遵循了共同的遗传规律？这是一个重大的基础科学问题,对作物的遗传改良也有重要的实践意义。中国农大和华中农大的联合研究团队历经18年,从基因和基因组两个层面进行了系统的研究。其中,首次发现了玉米和水稻中都具有的一个关键基因。

△基因编辑KRN2可以同时提高玉米和水稻的产量

华中农业大学副校长,湖北洪山实验室常务副主任、首席科学家严建兵介绍,他们将新发现的这个关键基因命名为KRN2,通过对这一基因的编辑,可以调控玉米穗行数,从而将玉米的产量提高10%,同时这一基因,在水稻的基因组里也同样存在,进行基因编辑,它能够使水稻的产量增加8%。这是我们具有重大知识产权的基因,有可能为解决我们的粮食安全问题做贡献。

严建兵教授介绍,重要的功能基因的发现,将为作物遗传改良、新作物的从头驯化带来新的契机。科研团队通过研究也解析了玉米和水稻趋同选择的遗传规律。

△玉米和水稻趋同选择的分子机制

严建兵教授介绍,下一步,聚焦KRN2基因,联合研究团队将依托湖北洪山实验室,组建玉米基因组、育种基因设计、分组育种等创新团队,打通从基础研究到标记基因的开发,以及品种选育、产业推广运用全产业链。