科技日报讯 (记者吴纯新 通讯员蒋朝常)记者12月2日从华中农业大学获悉,该校校长、湖北洪山实验室首席科学家、教授严建兵团队鉴定到一个影响籽粒脱水的小肽——microRPG1。该小肽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。相关研究成果日前在线发表于《细胞》。
玉米是我国种植面积最大、总产量最高的作物。据了解,适合机械化收获的玉米籽粒含水量须在15%至25%之间,而我国大多数玉米品种在收获时籽粒含水量通常在30%至40%之间。长期缺乏快脱水品种,导致玉米籽粒机械化收获面积不到15%,影响生产效率和种植成本。长期以来,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重要原因。
围绕这一问题,严建兵团队经过11年持续攻关,发现了一个关键基因。
严建兵介绍,他所在团队将目标锁定为一个只存在于玉米中的全新基因——RPG。RPG需要通过编码一段31个氨基酸的小肽——microRPG1才能发挥功能。“在玉米生长、灌浆的时候,这个基因不起作用,但是一旦玉米的籽粒生物量积累完成,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。”严建兵说。
多年多点的试验表明,敲除microRPG1可使玉米收获时的籽粒含水量下降2%至17%,且未对其他农艺性状和产量产生明显影响。
研究团队进一步分析了数百份具有代表性的玉米种质材料,发现RPG基因普遍存在,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应用潜力。这一发现不仅揭示了玉米籽粒脱水的分子机制,也为培育新品种提供了新思路。
(本文原载科技日报12月4日第6版 点击阅读原文)