3月25日，《科学》杂志在线发表了华中农业大学严建兵团队联合中国农业大学李建生和杨小红团队的联合科研成果：玉米KRN2和水稻OsKRN2基因受到趋同选择并通过相似的途径调控玉米和水稻的产量。试验显示，通过对该基因的编辑改良，玉米和水稻的谷物产量分别增加10%和8%，而且对其他农艺性状没有任何明显的负面影响。

大约一万年前，古代人类开始驯化动植物，人类生活方式从狩猎逐步过渡到农耕，农业文明开始。玉米、水稻和小麦是迄今驯化最为成功的三大农作物，为全球人类提供了50%以上的能量摄入。

这些作物驯化发生在地球的不同地区，祖先各不相同，形态和生长习性各异。它们在长期的改良和选择过程中，发生了什么，是否遵循了共同的遗传规律？这是一个重大的基础科学问题，对作物的遗传改良也有重要的实践意义。

联合研究团队历经18年，围绕这个问题持续攻关从基因和基因组两个层面进行了系统的研究。首先利用野生玉米资源创制了特异的6行玉米材料，采用基因组学技术鉴定了一个调控玉米穗行数的基因KRN2。

▲玉米和水稻趋同选择的分子机制

▲基因编辑KRN2 可以同时提高玉米和水稻的产量

进一步发现在玉米驯化和改良过程中，该基因上游非编码区受到了明显的选择，导致基因表达量降低，进而增加了玉米的穗行数和穗粒数，最终增加产量。

同时，研究人员在水稻基因组中鉴定出玉米KRN2同源基因OsKRN2，该基因控制水稻的二次枝梗数，最终影响穗粒数和产量。在栽培稻驯化和改良过程中，该基因也同样受到了选择，导致基因表达量降低。

KRN2/OsKRN2编码一种WD40蛋白，它与功能未知蛋白DUF1644互作，通过一条保守的途径调控玉米穗行数与水稻穗粒数。

中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员余泓、中国科学院院士李家洋撰文评论，“该研究在全基因组水平上揭示了玉米与水稻趋同选择的规律，为进一步解析驯化综合性状形成的分子机理及其在育种中的应用奠定了重要理论基础。”

文/文汇报驻鄂记者钱忠军 通讯员陈文康 杨宁

编辑：赵征南

责任编辑：范兵