記者13日從華中農業大學獲悉，該校校長、湖北洪山實驗室首席科學家嚴建兵教授團隊研究鑒定到一個影響籽粒脫水的小肽（即蛋白質片段）microRPG1。該小肽是玉米及其近緣種中特有的一種含31個氨基酸的新型小肽，由非編碼序列從頭起源，通過精確調節乙烯信號通路關鍵基因的表達來控制籽粒脫水。相關研究成果近日在線發表于《細胞》雜志，為打開籽粒脫水這扇門找到一把有效的鑰匙。
玉米是我國種植面積最大、總產量最高的作物。但長期缺乏快脫水品種，導致玉米籽粒機械化收獲面積不到15%，影響生產效率和種植成本。迄今為止，控制籽粒脫水速率這一性狀的基因很少被克隆，其潛在機制尚不清楚，這是難以通過遺傳改良培育快脫水宜機收玉米品種的根本原因。
圍繞該產業關鍵問題，嚴建兵團隊經過11年持續攻關，發現了一個關鍵基因。研究團隊發現，敲除這個基因后，能提高玉米籽粒脫水速率。
嚴建兵介紹，他所在團隊將目標鎖定在一個只存在于玉蜀黍中全新的基因——RPG。RPG若要發揮功能，則需要通過編碼一段31個氨基酸的小肽——microRPG1。“在玉米長身體、灌漿的時候，這個基因不起作用，但是一旦玉米的籽粒生物量積累完成，授粉30多天以后，這個基因就開始啟動，加速玉米籽粒脫水的效果。”他說。
據了解，適合機械化收獲的玉米籽粒含水量須在15%至25%之間，而我國大多數玉米品種在收獲時含水量通常在30%至40%之間。多年多點的試驗表明，敲除microRPG1可使玉米收獲時的籽粒含水量下降2%至17%，平均下降7%，其他農藝和產量性狀卻沒有明顯變化。
研究團隊分析了數百份具有代表性的玉米種質材料，發現幾乎所有材料都存在RPG基因，意味著操縱RPG來改變籽粒脫水速率培育宜機收的品種具有巨大應用潛力。這一發現為下一步籽粒脫水的精準調控提供了新思路，具有廣闊應用前景。
該研究首次揭示了玉米籽粒脫水的分子機制，系快脫水宜機收玉米品種培育的重要基礎。目前，該團隊圍繞玉米籽粒脫水的精準調控，已布局多個專利，并授權企業開展商業化應用。未來，使用該技術，機器可直接在田里收籽粒，省時省力，極大提高玉米機械化收獲效率。
（華中農業大學供圖）
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