中國農業大學農學院田豐教授課題組克隆了全球首個作物收獲指數QTL（數量性狀位點），揭示了玉米收獲指數的演化規律，為培育高產、綠色、高效新品種提供了重要的基因資源和理論基礎。相關成果21日在線發表于《細胞》雜志。
“作物高產的關鍵，不僅在于能‘長多少’，更在于能‘收多少’。收獲指數既是生物產量轉化為籽粒產量的比率，也是衡量作物源—庫關系的關鍵指標。”論文通訊作者田豐說。
研究發現了控制源—庫碳氮分配的關鍵分子模塊HI1-BRR1。其中，源為葉片等合成碳氮養分的供給器官，庫為玉米籽粒等儲存養分的儲存器官。該模塊在碳氮資源分配中發揮“分子閥門”的調節作用。研究團隊鑒定出一個在玉米馴化過程中受到選擇的增強子HI1，發現HI1通過激活功能基因BRR1表達，調控碳、氮再分配，促進碳、氮同化物由源器官向籽粒轉運，從而協同提高玉米收獲指數、生物量和籽粒產量。遼寧鐵嶺、海南三亞和北京等地的田間試驗表明，提高BRR1表達可穩定增產10%—16%。
“長期以來，人們普遍認為玉米馴化主要通過改變株型、穗部等形態結構來提高產量。”田豐說，本項研究首次揭示，玉米馴化不僅顯著改變了外在形態結構，也重塑了內部源—庫關系，“生理馴化”同樣是玉米高產形成的重要基礎，形態與生理的協同改良共同驅動了可收獲籽粒產量的提升。未來，通過聚合關鍵分子模塊，有望實現株型優化、群體光能高效利用與源—庫碳氮協同的整合，加速智慧作物分子設計育種的進程。（記者 馬愛平）
轉自：科技日報
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