华中农大科学家揭示玉米抗性与产量平衡的关键点

      “既要玉米品种抗旱又要产量，鱼和熊掌如何同时兼得？”10月14日，记者从华中农业大学生科院举办的学术沙龙上获悉，该校师生在《自然—生物技术》杂志（Nature Biotechnology）发表研究长文。该期刊2022年影响因子68。文章利用多组学和基因编辑策略，详细阐述了玉米产量和抗性平衡的遗传与分子机制，为玉米高抗高产精准分子设计育种奠定了理论基础，提供了优异基因资源。

      玉米是高大作物，一生需水旺盛，对干旱敏感。而我国玉米主栽区多位于干旱半干旱地区，近年来湖北等南方玉米产区干旱灾害也呈现出多发、频发态势，每年因旱灾造成玉米大幅减产和巨大经济损失，培育高抗高产玉米对国家保粮增收至关重要。然而近百年来，育种家将玉米产量大幅提高，但伴随而来的是玉米抗旱性的显著下降。找到控制产量性状的干旱胁迫应答负调控位点并揭示其作用机制，是高抗高产作物育种面临的重大瓶颈科学问题。
      该研究在理论上，阐明了多年来困扰育种家的关键科学问题，即作物是如何平衡产量和抗性的？研究成果为种业高抗高产遗传育种奠定了坚实的理论基础；应用上，克隆到我国拥有独立自主知识产权的多个重要遗传位点，这些遗传位点（如DRESH8存在有利于产量但不利于抗旱，即DRESH8介导了耐旱性和产量性状之间的平衡）为种业通过生物育种技术，培育适合未来气候变化的高产作物，进而保障国家粮食安全，提供了有重要应用价值的遗传操控靶点。
      基于这些结果，作者提出了一个模型来解释：在降雨充沛的环境中，农民可能选择种植有DRESH8的玉米以提高产量；而在干旱环境下，农民选择种植缺失DRESH8的玉米，这样可以去除DRESH8对抗旱基因的抑制作用，从而提高玉米的抗旱性。

      该研究跨越9年，多学科交叉合作。华中农大作物遗传改良全国重点实验室博士后孙霄鹏、向艳丽博士（现根特大学博士后）、博士生豆楠楠、博士后张慧为论文的第一作者。作物遗传改良全国重点实验室和洪山实验室的代明球教授、李林教授以及园艺植物生物学教育部重点实验室的李峰教授为论文的通讯作者。作物遗传改良全国重点实验室和洪山实验室的严建兵教授也参与了该项工作。

      “实践证明，我们有挑战科研‘无人区’的实力和勇气，”华中农大校长李召虎表示，作为国家战略科技力量，“我们要满怀信心，继续挑战‘不可能’、挑战前沿和原创。”