人民網(wǎng)北京4月9日電 （記者孫競）近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)與華中農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究團隊合作研究成果在《科學(xué)》雜志發(fā)表。研究首次挖掘出同時控制玉米和水稻產(chǎn)量性狀的關(guān)鍵基因。試驗表明，經(jīng)過基因編輯的新品系可以增加約10%的玉米產(chǎn)量和約8%的水稻產(chǎn)量。

記者了解到，為了發(fā)現(xiàn)可以增產(chǎn)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(nóng)業(yè)大學(xué)教授李建生帶領(lǐng)團隊搜集了玉米野生資源，并選育了表型穩(wěn)定的穗行數(shù)為六行的特異材料，組配了分離群體，定位了關(guān)鍵QTL。之后的5年間，他往返于海南與北京，不停回交與自交，帶領(lǐng)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(jīng)歷數(shù)年最終創(chuàng)制了穩(wěn)定的分離群體，定位了幾個關(guān)鍵位點。

作為李建生教授的博士生，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)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(jié)。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(jié)。

與此同時，李建生教授聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生、自稱“種田農(nóng)民”的華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授嚴建兵也來到南繁基地，和師生一起同勞動、同學(xué)習、同生活，開展研究工作。每到南繁基地種管收重要時間節(jié)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(diào)查是最主要的兩部分，對田間性狀的調(diào)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(nèi)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(shù)據(jù)為獲得準確的基因定位結(jié)果奠定了堅實的基礎(chǔ)。”楊小紅說。

2015年夏天開始，楊小紅帶領(lǐng)張璇等學(xué)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(dǎo)致頂端有凹陷，無法達到最佳效果。他們不斷總結(jié)經(jīng)驗，反復(fù)拍攝，歷時兩年，終于獲取了玉米幼穗發(fā)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(xié)力完成采樣和電鏡拍攝任務(wù)。

隨著研究的不斷深入和兩校團隊的精誠合作，2021年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)與華中農(nóng)業(yè)大學(xué)團隊利用組學(xué)大數(shù)據(jù)，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(fā)現(xiàn)推向國際學(xué)界舞臺。

談到研究論文的發(fā)表，楊小紅說：“從李建生教授到我，再到我的學(xué)生張璇，我們走了18年，我們堅守了三代人。現(xiàn)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(shù)演化機制等科學(xué)問題都沒有完全揭示，我們接下來還要繼續(xù)再研究，進一步為我國玉米育種事業(yè)做出一點我們的貢獻。”

關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵基因