我国科学家18年研究发现关键基因
2022-03-27 华中农业大学

  核心提示: 近日,华中农业大学严建兵教授团队联合中国农业大学科研团队,历经18年研究,发现了一个在玉米和水稻中都存在的关键基因,通过对该基因的编辑改良,有望将玉米、水稻产量分别提高10%、8%左右。

  湖北日报讯 (记者韩晓玲、通讯员杨宁、蒋朝常)3月25日从华中农业大学获悉,该校严建兵教授团队联合中国农业大学科研团队,历经18年研究,发现了一个在玉米和水稻中都存在的关键基因,通过对该基因的编辑改良,有望将玉米、水稻产量分别提高10%、8%左右。研究同时解析了玉米和水稻趋同选择的遗传规律,为作物驯化的机理解析和未来作物育种奠定了重要理论基础。

  当天,该研究成果在线发表于国际学术杂志《科学》。

  经过漫长的岁月,玉米、水稻和小麦成为迄今驯化最为成功的三大农作物,为人类提供了50%以上的能量摄入。它们在长期的改良和选择过程中发生了什么?是否遵循了共同的遗传规律?中国农业大学和华中农业大学的联合研究团队历经18年,师生三代人持续攻关,从基因和基因组两个层面进行了系统研究。

  科研人员从野生玉米资源里新发现了一个基因,能够增加玉米穗行数从而增加单穗籽粒数目和产量,命名为KRN2。同时,在水稻基因组中也鉴定出同源基因OsKRN2。该研究还利用基因编辑技术创制了KRN2和OsKRN2基因功能敲除的新材料,多年多点的田间小区试验表明,玉米KRN2敲除系和水稻OsKRN2敲除系可分别提高10%的玉米产量和8%的水稻产量,并且对其它农艺性状没有明显的负面影响,展现了巨大的应用潜力。

  “这个基因以前从来没有发现过,而且它在玉米和水稻中都有,可以说是殊途同归。”华中农大作物遗传改良国家重点实验室、湖北洪山实验室教授严建兵介绍,基因编辑就好比用一把小剪刀把这个基因“剪”一下,以提高产量。

  课题组进一步在全基因组水平上,对玉米和水稻趋同选择的范围与机制进行了深入解析,共检测到490对经历了趋同选择的同源基因对。严建兵说,此次发现的KRN2,只是其中一个影响产量的基因,其它受趋同选择的基因中,还蕴藏着很多可用于玉米和水稻遗传改良的“宝藏”,这在宏观上或者说在整个基因组水平上,对作物遗传改良指明了新方向。下一步,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。

  来源:http://news.hzau.edu.cn/2022/0327/62828.shtml

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