我国农大、华中农大团队联合攻关粮食作物育种 ——“剪”一下基因玉米增产十个百分点
发布时间:2022-05-22 04:00:32
作者:u赢电竞app

  北京,我国农业大学校内的国家玉米改进中心整饬一新,几代学者矢志玉米研讨,力求经过玉米种业改进以臻粮食安全。

  千里之外的武汉,华中农业大学牵头建造的湖北洪山实验室正以生物种业科技立异为中心,致力于供给对人类和地球都健康的食物。

  近来,《科学》杂志在线宣布了我国农业大学李建生、杨小红团队和华中农业大学严建兵团队的联合科研效果,一个在玉米和水稻中都具有的要害基因被发现。这是一项关于玉米和水稻“趋同挑选”研讨的严重效果,为作物驯化的机理解析和未来作物育种奠定了理论根底。

  经过绵长的年月,玉米、水稻和小麦成为三大首要农作物,为全球人类供给了50%以上的能量摄入。这些作物在长时刻的改进与挑选进程中,是否遵从了一起的遗传规则?这一疑问引领着两地两校的联合研讨团队,从基因和基因组两个层面进行系统研讨。

  科研人员从野生玉米资源里新发现了一个基因,将其命名为KRN2。经过对这一基因的修改,能够调控玉米穗行数,从而将玉米的产值进步10%。一起,这一基因在水稻的基因组里也相同存在,经过基因修改,它能使水稻的产值添加8%,并且对其他农艺性状没有显着的负面影响,展示了巨大的使用潜力。

  “这个基因曾经从来没有被发现过,并且它在玉米和水稻中都有。”华中农大作物遗传改进国家重点实验室、湖北洪山实验室教授严建兵介绍,“基因修改就比如用一把小剪刀把这个基因‘剪’一下,以进步产值。”

  为全面发掘更多玉米和水稻中的趋同挑选基因,团队成员进一步在全基因组水平上对玉米和水稻进行大数据挑选剖析,检测到490对阅历了趋同挑选的同源基因对。严建兵说,此次发现的KRN2,仅仅其间一个影响产值的基因,其他受趋同挑选的基因中,还蕴藏着许多可用于玉米和水稻遗传改进的“瑰宝”,这在微观上或许在整个基因组水平上,对作物遗传改进指明晰新方向。

  2004年的夏天,李建生教授带领当时髦为讲师的严建兵、博士生杨小红以及很多学生在国家玉米改进中心门口留下了一张合影,师生笑靥如春。

  同年,海南玉米繁育基地的玉米长势正好。李建生亲自动手组配玉米自交系Mo17与玉米野生种大刍草的杂交种。他总是一大早就到地头观测他心爱的玉米,一干便是一整天,三亚的日头将他的皮肤晒得乌黑。

  每天早上8点开端,李建生就会把手机关机,一直在田间地头忙活,做育种作业,再采样回去做数据剖析。“做这个作业便是要耐得住孤寂,不能有外界搅扰,那样干活功率太低,我只要在地头谁也联络不到我。”李建生说。

  李建生简直每年都会到海南两次,有时一待便是半年,南繁基地已成为他另一个家。他络绎于两地,带领一位位研讨生不断探索寻觅最合适的组配亲本,历经数年终究创制了安稳的别离集体,定位了几个要害位点,为团队后续展开玉米重要产值性状构成的遗传根底和驯化机理奠定了资料根底。

  每到南繁基地种管收重要时刻节点,和李建生相同,他的学生们都成了“留鸟”,守时“搬迁”。

  跟着研讨的深化,2021年联合团队使用组学大数据,在全基因组水平描绘了玉米和水稻趋同挑选的整体图景,逐步提醒了物种挑选异曲同工的“微妙”,并把发现面向世界学界舞台。

  据了解,他们的协作效果远不止宣布在《科学》上的这一篇。近年来,两地两团队环绕玉米杂乱性状的遗传解析这一严重主题宣布了近百篇协作研讨效果,2016年李建生、杨小红、严建兵师生三人一起取得国家科学技术创造二等奖。

  “每天天不亮开端取样,均匀每天400株左右,8个小时处理完……”团队成员张璇回想起那段年月很慨叹,为确保样品的完整性和准确性,团队成员更是整体出动,协力完结采样和电镜拍照使命。在张璇看来,团队从首要拿手的玉米基因组学到学习全新的基因功能解析和雌穗发育,他们阅历了一次次“蜕变”。

  “科研便是一颗酸柠檬。”文章一起榜首作者、刚从严建兵课题组结业去我国科学院遗传与发育生物学研讨所从事博士后研讨的陈露回想道,“集体剖析往往会被不断修正和推翻,有时几个月的汗水会被瞬间推翻。咱们要学会把酸柠檬做成一杯好喝的柠檬水,推翻了,其实也就离成功不远了……”

  “从充溢不确定性的不知道,到探寻已知的进程满是趣味。”严建兵以为,科研也是最好的生活方式,他的人生目标绝不是为了发几篇文章,“我期望能把学习的常识使用到大地上。”

  下一步,联合研讨团队将依托湖北洪山实验室,组成玉米基因组、育种基因规划、分组育种等立异团队,打通从根底研讨到符号基因的开发,以及种类选育、工业推行运用全工业链。



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