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。
目前,团队围绕玉米籽粒脱水的精准调控,已经布局多个专利,并授权企业开展商业化应用。未来,使用该技术,机器可直接在田里收籽粒,省时省力,大大提高玉米机械化收获的效率。
(长江云新闻记者 吴宝洪 通讯员 蒋朝常 匡敏)
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