目光极端的记者帝辛。

通讯员蒋超昌

10月13日，华中农业大学研究团队在《NatureBiotechnology》杂志上发表长篇研究文章，为玉米高抗高产分子设计和育种奠定了理论基础，提供了优良的遗传资源。

玉米是我国第一大粮食作物，对保障国家粮食安全至关重要。我国北方玉米产区主要是干旱半干旱地区。近年来，湖北等南方玉米产区的干旱灾害也呈现出多发、频发的趋势。培育高抗高产玉米对国家、湖北省增加粮食收入、保障粮食安全具有重要意义。

在过去的百年里，育种专家大大提高了玉米产量，但与之相伴的是玉米抗旱性的显著下降。寻找干旱胁迫反应负调控位点控制产量性状并揭示其机制是作物高抗高产育种面临的重大科学瓶颈问题。

这一次，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室戴教授和湖北省洪山实验室李林教授，联合湖北省洪山实验室、园艺植物生物学教育部重点实验室教授研究组，在《自然—生物技术》 (NatureBiotechnology)期刊上发表了一篇题为“theroloftransonsonninvertredrepeatsinancibalancedrootoleranceannadyield-related traintsinumistins”的论文。“长文研究是利用多组学和基因编辑的策略，阐述了玉米产量和抗性平衡的遗传和分子机制，为玉米高抗高产精确分子设计育种奠定了理论基础，提供了优良的遗传资源。玉米抗旱性研究从2013年开始用9年时间完成，只为国家粮食安全和玉米种业安全。

小RNA(sRNA)是一种短的非编码RNA，广泛存在于真核生物中。研究小组发现，小RNA(sRNA)可以准确识别目标基因并调节其表达。研究团队通过高通量测序获得了玉米相关群体在正常浇水和干旱胁迫生长条件下的338个sRNA表达组和197个转录组，并通过全基因组关联研究定位了调控这些sRNA表达的6000个eQTL基因座。

为了进一步分析作物产量和环境适应性的分子调控机制，研究团队在8号染色体上克隆了一个干旱特异的超级热点eQTLDRESH8，它与千sRNA的表达有关。这个研究过程就像在网里抓了很多鱼，DRESH8就是其中一条大鱼。

DRESH8通过其sRNA调节目的基因的表达，进而抑制玉米的抗旱性。

为了验证DRESH8的功能，研究小组通过基因编辑的方法，用基因剪刀切割，获得了缺失DRESH8的转基因玉米。发现转基因玉米比野生型对照玉米更抗旱，但产量较低，说明DRESH8有利于产量但不利于抗旱，即DRESH8介导了耐旱性与产量性状的平衡。

此外，许多eQTL热点是TE-IR的结构变体。与DRESH8一样，EQTL产生的受sRNA调控的潜在目标基因被富集到与产量和抗逆性相关的基因集中，表明TE-IR在调节玉米抗逆性和产量性状之间的平衡方面发挥着普遍作用。这种由TE-IR结构驱动的平衡机制为通过精确的基因组设计培育高抗性高产作物铺平了道路。

这项研究从理论上澄清了困扰育种专家多年的关键科学问题，即如何平衡作物的产量和抗性。研究结果为种业高抗高产遗传育种奠定了坚实的理论基础。在应用中，该研究成果已被克隆到我国几个具有自主知识产权的重要基因位点，这些基因位点(如DRESH8)为种业通过生物育种技术培育适应未来气候变化的高产作物，保障国家粮食安全提供了具有重要应用价值的遗传操作靶标。

(来源：吉姆新闻)