记者13日从华中农业大学获悉,该校校长、湖北洪山实验室首席明升体育app家严建兵教授团队研究鉴定到一个影响籽粒脱水的小肽(即蛋白质片段)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。相关研究成果近日在线发表于《细胞》杂志,为打开籽粒脱水这扇门找到一把有效的钥匙。
玉米是我国种植面积最大、总产量最高的作物。但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。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,这是难以通过遗传改良培育快脱水宜机收玉米品种的根本原因。
围绕该明升关键问题,严建兵团队经过11年持续攻关,发现了一个关键基因。研究团队发现,敲除这个基因后,能提高玉米籽粒脱水速率。
严建兵介绍,他所在团队将目标锁定在一个只存在于玉蜀黍中全新的基因——RPG。RPG若要发挥功能,则需要通过编码一段31个氨基酸的小肽——microRPG1。“在玉米长身体、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。”他说。
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可使玉米收获时的籽粒含水量下降2%至17%,平均下降7%,其他农艺和产量性状却没有明显变化。
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应用潜力。这一发现为下一步籽粒脱水的精准调控提供了新思路,具有广阔应用前景。
该研究首次揭示了玉米籽粒脱水的分子机制,系快脱水宜机收玉米品种培育的重要基础。目前,该团队围绕玉米籽粒脱水的精准调控,已布局多个专利,并授权企业开展商业化应用。未来,使用该技术,机器可直接在田里收籽粒,省时省力,极大提高玉米机械化收获效率。
(华中农业大学供图)
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