華中農大科學家揭示玉米抗性與產量平衡的關鍵點

“既要玉米品種抗旱又要產量，魚和熊掌如何同時兼得？”10月14日，記者從華中農業大學生科院舉辦的學術沙龍上獲悉，該校師生在《自然—生物技術》雜志（Nature Biotechnology）發表研究長文。該期刊2022年影響因子68。文章利用多組學和基因編輯策略，詳細闡述了玉米產量和抗性平衡的遺傳與分子機制，為玉米高抗高產精準分子設計育種奠定了理論基礎，提供了優異基因資源。

玉米是高大作物，一生需水旺盛，對干旱敏感。而我國玉米主栽區多位于干旱半干旱地區，近年來湖北等南方玉米產區干旱災害也呈現出多發、頻發態勢，每年因旱災造成玉米大幅減產和巨大經濟損失，培育高抗高產玉米對國家保糧增收至關重要。然而近百年來，育種家將玉米產量大幅提高，但伴隨而來的是玉米抗旱性的顯著下降。找到控制產量性狀的干旱脅迫應答負調控位點并揭示其作用機制，是高抗高產作物育種面臨的重大瓶頸科學問題。

該研究在理論上，闡明了多年來困擾育種家的關鍵科學問題，即作物是如何平衡產量和抗性的？研究成果為種業高抗高產遺傳育種奠定了堅實的理論基礎；應用上，克隆到我國擁有獨立自主知識產權的多個重要遺傳位點，這些遺傳位點（如DRESH8存在有利于產量但不利于抗旱，即DRESH8介導了耐旱性和產量性狀之間的平衡）為種業通過生物育種技術，培育適合未來氣候變化的高產作物，進而保障國家糧食安全，提供了有重要應用價值的遺傳操控靶點。

基于這些結果，作者提出了一個模型來解釋：在降雨充沛的環境中，農民可能選擇種植有DRESH8的玉米以提高產量；而在干旱環境下，農民選擇種植缺失DRESH8的玉米，這樣可以去除DRESH8對抗旱基因的抑制作用，從而提高玉米的抗旱性。

該研究跨越9年，多學科交叉合作。華中農大作物遺傳改良全國重點實驗室博士后孫霄鵬、向艷麗博士（現根特大學博士后）、博士生豆楠楠、博士后張慧為論文的**作者。作物遺傳改良全國重點實驗室和洪山實驗室的代明球教授、李林教授以及園藝植物生物學教育部重點實驗室的李峰教授為論文的通訊作者。作物遺傳改良全國重點實驗室和洪山實驗室的嚴建兵教授也參與了該項工作。