人民網北京4月9日電 （記者孫競）近日，中國農業大學與華中農業大學玉米研究團隊合作研究成果在《科學》雜志發表。研究首次挖掘出同時控制玉米和水稻產量性狀的關鍵基因。試驗表明，經過基因編輯的新品系可以增加約10%的玉米產量和約8%的水稻產量。
記者了解到，為了發現可以增產的基因、探索作物演化的奧秘，三代玉米科研人苦苦追尋了十八個春秋。
時間追溯到2004年，中國農業大學教授李建生帶領團隊搜集了玉米野生資源，并選育了表型穩定的穗行數為六行的特異材料，組配了分離群體，定位了關鍵QTL。之后的5年間，他往返于海南與北京，不?；亟慌c自交，帶領了一個又一個的研究生，不斷摸索尋找最合適的組配親本，并經歷數年最終創制了穩定的分離群體，定位了幾個關鍵位點。
作為李建生教授的博士生，中國農業大學教授的楊小紅曾是團隊中最出色的研究生之一。2013年11月，受“海燕”臺風影響，第一批播種的用于QTL精細定位的玉米苗全部被損毀。為了不耽誤研究進展，團隊重新播種了所有材料，授粉時間剛好碰上2014年春節。楊小紅毅然決然選擇留守海南，在田間開展玉米授粉和表型鑒定工作，度過了一個不平凡的春節。
與此同時，李建生教授聯合培養的博士研究生、自稱“種田農民”的華中農業大學教授嚴建兵也來到南繁基地，和師生一起同勞動、同學習、同生活，開展研究工作。每到南繁基地種管收重要時間節點，他們便成為了“候鳥”，定時“遷移”。
無論在精細定位過程中還是在基因功能驗證過程中，基因型檢測和表型的調查是最主要的兩部分，對田間性狀的調查提出了更高的要求。多年來，科研團隊克服各種困難，在田間開展了大量的工作，播種的地點從東北鐵嶺到西北巴彥淖爾，從首都北京到海南三亞。
“從2013年海南三亞開始，平均每一代需要種8000株左右的玉米，最高時是在2017年，在內蒙古巴彥淖爾種了超過一萬株。截至2020年，團隊在海南一共種植了15代，也就是12萬株玉米，占地30畝。大量的田間表型數據為獲得準確的基因定位結果奠定了堅實的基礎。”楊小紅說。
2015年夏天開始，楊小紅帶領張璇等學生一步步摸索前行。當團隊第一次用掃描電鏡觀察玉米幼穗時，拍出來的幼穗失水過快導致頂端有凹陷，無法達到最佳效果。他們不斷總結經驗，反復拍攝，歷時兩年，終于獲取了玉米幼穗發育的完美掃描電鏡的照片，
“每天天不亮開始取樣，平均每天400株左右，8個小時處理完……”張璇回憶起那段歲月很感慨，為了保證樣品的完整性和準確性，實驗室成員更是全體出動，協力完成采樣和電鏡拍攝任務。
隨著研究的不斷深入和兩校團隊的精誠合作，2021年，中國農業大學與華中農業大學團隊利用組學大數據，在全基因組水平描繪了玉米和水稻趨同選擇的整體圖景，逐漸揭示了物種選擇殊途同歸的“奧妙”，把發現推向國際學界舞臺。
談到研究論文的發表，楊小紅說：“從李建生教授到我，再到我的學生張璇，我們走了18年，我們堅守了三代人。現在我們是做出了一些成果，但我們還有很多諸如玉米穗行數演化機制等科學問題都沒有完全揭示，我們接下來還要繼續再研究，進一步為我國玉米育種事業做出一點我們的貢獻?！?/p>(責編：孫競、丁濤)
關鍵詞： 關鍵基因
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