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三代人接力锁定玉米增产基因
  
  
发布时间:2022-05-13 09:33:07
    
来源:中国青年报
    
阅读量:90
    
发布人: zhangsy

哪个年轻人手机里会全是玉米的照片?有绿油油的,有黄灿灿的;有细小刚长出来的,有粗壮饱满的;有野生的,有种植的……答案是,中国农业大学博士后陈文康。前不久,他和同学张璇作为第一作者出现在了《科学》杂志上。

其实人们现在看到的玉米,既不是它本来的样子,也不是它未来的样子。约7000年前,玉米的米穗只有两行,而现在市面上的玉米大多有16行米穗。玉米的产量是如何提高的,以后还能再提高吗?

陈文康和张璇接力参与了一项长达18年的研究,最近中国农业大学和华中农业大学团队获得突破性研究进展:控制玉米产量的基因被找到,通过基因编辑可使其产量增加约10%。

民以食为天,农以种为先。耕地有限,要养活更多人,要把饭碗牢牢端在自己手里,我国玉米的单产还需要提升。小小一粒种子,和每个人都有关,和陈文康、张璇,他们的老师、中国农业大学青年教授杨小红,以及老师的老师、国家玉米改良中心主任李建生更有关。

探索玉米演化机制,改良玉米品种成为这三代科学家的梦想。

18年前,李建生教授为这个团队选择了一条研究提高玉米穗行数的“好路”。他提出了研究玉米产量如何增加的科研路线,并创制了研究工具——穗行数稳定遗传且为6行的玉米自交系,基本锁定了控制产量的染色体。

2008年,李建生的研究生杨小红博士毕业,师生二人穿着红黑色博士服在实验楼前微笑合影。2015年,李建生将这项研究传棒给她,说:“实验室和未完成的使命就交给你了。”

“好。”杨小红一向少言寡语,只说了一个字。她知道这个字的分量,“前景光明辽阔,但道路不会平坦”。

科学家预测,玉米的基因组,有约4万个基因,寻找控制玉米产量的基因,是一个不断缩小破案范围、步步逼近真相的过程。他们需要让另外3万多个基因都一样,才能锁定一个特定的基因,控制了产量——也就是穗行数这个性状。课题组不断尝试鉴定玉米的基因型、种玉米、数种出来的玉米有几行、发现不对、再鉴定基因型、再种玉米、再数玉米有几行……

2020年,陈文康博士毕业,和导师杨小红同样穿着红黑色博士服在实验楼前合影。从博士到博士后,近10年他每年管着2亩地8000株玉米,每次玉米收获他都负责去数玉米有几行,这是一个非常关键的工作,每个玉米都要数一遍,不能出错。

这些年,陈文康数了几万根玉米,就是为了锁定关键基因,搞清楚这个基因的工作原理,通过基因编辑让玉米变得更加高产。

18年,北方的玉米可以更迭18代,海南的水稻可以收获36次。三代科学家接力奔跑6573个日夜,终于迎来一个高光时刻——

3月25日早上6点,杨小红从北京的实验室打电话给在海南玉米南繁基地工作的李建生,激动地说,“李老师,我们的文章在Science(《科学》)在线发表了!”

和他们一起坚守这个梦想的,还有李建生早年联合培养的博士生、现华中农业大学严建兵教授,美国冷泉港国家实验室教授大卫·杰克森等科学家。

中国农业大学最近用一组照片对这项工作做了阶段性回顾,烈日下的翠绿玉米地在配乐《最初的梦想》烘托下,更显生机盎然,而阳光也在每位师生的脸上留下了纪念。影片结尾写道:“致敬梦想的坚守者,恭喜梦想成真。”

李建生介绍,团队不仅找到了控制玉米穗行数的关键基因,更可喜的是,这个基因在水稻身上也管用,可以将水稻的产量提高8%左右。对于这项成果,他们既不过分乐观,也不过分悲观,而是准备一如既往继续坚守梦想。

“这个有利于我们打种业翻身仗,通过育种的办法提高作物的产量。对于产业来说,如果拿出10%左右的玉米种植面积推广这项成果,6000万亩玉米每亩增加30公斤,就意味着每年可增产玉米18亿公斤。”他笑着说:“我们希望再做18年,让这个基因在农民的地里开花结果!”

杨小红说:“百年以后,没你也没我,我们奋斗一生不带走一草一木;我们执着一生,不带走一分名利浮华。现在我们是做出了一些成果,但我们还有很多诸如玉米穗行数演化机制等科学问题都没有完全揭示,我们接下来还要继续再研究,进一步为我国玉米育种事业作出一点我们的贡献。”

来源:中国青年报


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