华农团队发现调控玉米籽粒水分关键基因为宜机收玉米品种培育找到“金钥匙”

武汉发布 2024-11-15 20:09:08

“降低玉米籽粒含水量是实现籽粒机收的重大产业需求。”11月13日,在华中农业大学举行的宜机收玉米产学研合作研讨会上,该校校长、湖北洪山实验室常务副主任严建兵教授介绍,其团队发现了一个调控玉米籽粒水分关键基因,为快脱水宜机收玉米品种培育奠定重要基础。

11月12日晚上,该成果在线发表于国际学术期刊《细胞》。

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。

华中农业大学、湖北洪山实验室与未米生物科技(武汉)有限公司进行成果转化协议签约。 通讯员 晏华华 摄

严建兵团队持续多年攻关,鉴定到一个影响籽粒脱水的全新基因RPG,首次揭示了玉米籽粒脱水的分子机制。基因RPG编码小肽(指小于100个氨基酸的小分子蛋白质)microRPG1,这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,该小肽通过调控乙烯途径关键基因影响籽粒脱水速率。

严建兵教授形象地比喻说,在玉米“长身体”的时候,比如灌浆、积累生物量,这个基因不起作用。但是当玉米籽粒生物量一旦积累完成,也就是授粉后30天以后,它就开始启动,激发在玉米乙烯途径的基因特异表达,加速玉米籽粒脱水的效果,精准降低收获时玉米籽粒的含水量。他表示,RPG有重要应用价值。

据了解,适合机械化收获的玉米籽粒含水量要求在25%以下,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。以前,收割玉米棒子后要晒干再脱粒,而今后如果能培育出快脱水宜机收玉米品种,机器就能直接在田里收获籽粒,省时省力。

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。

此次研讨会现场,华中农业大学、湖北洪山实验室与未米生物科技(武汉)有限公司进行成果转化协议签约,该公司与省内外14家种业企业签约合作,将共同把这一成果尽快推向市场。(湖北日报记者韩晓玲 通讯员蒋朝常 余延辉)

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