各位老师大家好!我是未米生物科技有限公司的魏友伯,我们公司主要从事玉米生物育种与性状精准改良服务工作。今天由我代表“博思特”小组值日,我们小组组长车小平,组员宋雷、张俊青、彭会嘉、郭婷婷、鲁海华、魏锋、王万利、高广辉、杨霞、赵军、郑永照。
玉米籽粒快脱水是玉米育种和生产中的一个重要目标,按现行国家审定标准,东北中熟机收组适收期籽粒含水量≤25%,黄淮海夏播机收组适收期籽粒含水量≤28%。快脱水品种有利于机械化收获的实现,它直接关系到玉米的机械化收获效率和种植成本,快脱水玉米品种能够缩短收获后的晾晒或烘干时间,从而提高生产效率、同时减少晾晒或烘干环节的人工和运输成本,增加农户收益。
11月12日,华中农业大学严建兵团队在Cell在线发表题“A Zea genus-specific micropeptide controls kernel dehydration in maize”的研究论文,首次揭示了玉米籽粒脱水的分子机制。
该研究鉴定到一个影响籽粒脱水的小肽microRPG1,是玉米及其近缘种中特有的一种编码31个氨基酸的新型小肽,由非编码序列从头起源,通过精确调节乙烯信号通路关键基因的表达来控制籽粒脱水。研究结果为培育籽粒直收玉米奠定了重要基础。
未米生物作为玉米科技创新企业,具备国内玉米领域最丰富的玉米基因组数据平台和全基因组设计计算平台,作为第三方田间性状测试团队,非常有幸参与到该项研究中,借助此次值日的机会,向各位老师分享下部分试验过程。
一、试验材料与方法
试验试点:吉林公主岭、甘肃张掖
试验材料:野生型自交系WM01,改良后自交系WM02
试验方法:随机区组设计,每个材料设置3次重复,每次重复种植6行,每行40株,按照行距0.5 m、株距0.25 m设置,正常田间管理至成熟。为了消除发育时期的影响,对不同的材料进行同一天授粉并记录各材料的授粉日期,每次重复随机取20株进行检测,每个材料共检测60株。并调查株高、穗位高、穗位叶宽、穗位叶长、穗长叶片数等农艺性状,收获晾干后测量小区产量(20穗的穗粒重)。
二、试验要求
2.1田间管理播种以当地适宜播期为准;选择有代表性的中上等肥力地块作试验地,施肥水平与当地生产水平相当,田间管理应略高于当地生产水平,每项田间管理技术措施要在同一天内完成,同时保证各重复间管理水平一致。
2.2 观察记载测试试验主要采集基本农艺性状以及测定不同阶段的籽粒含水量,公司组织的试验相较严老师团队设计的规范试验要简单的一些,重点为观察脱水性状真实效果。田间常规记载项目、标准和品种抗性评价,按照《农作物品种试验技术操作规程玉米》的相关要求执行。
三、试验执行
3.1 测量方法每次重复随机取20株进行检测,每个材料共检测60株。在授粉后35天开始测量,每隔5天测量一次,每个时间点单个植株进行两次的水分含量测定,取两次水分含量的平均值作为这一植株籽粒水分含量的表型。
3.2 测量仪器在田间收集籽粒含水量数据时,我们使用GE(Protimeter)公司的BLD5604水分测定仪(英国,普洛蒂)来测量水分含量。该测水仪器是一个高性能的专业水分仪,主要作为测试木材水份,性能优越,使用便捷,通过固定测量技术规范,可以保证不同重复间的水份测量的准度和精度。
注:野生型和改良型在田间观察性状无明显差异
图2:张掖试点部分水份测量图片
五、试验意义在张掖和公主岭两个环境下,改良系在授粉后35天开始,脱水速率明显高于野生型,收获时含水量也显著低于对照系,说明敲除microRPG1可加快脱水速率。
通过华中农业大学研究团队的进一步研究发现,microRPG1可能通过调控乙烯信号途径中的关键基因表达而影响脱水,由于RPG在玉米籽粒灌浆基本结束后表达,既可以促进籽粒的快速脱水,又不影响产量,实现了产量和脱水的平衡。这一发现也为下一步籽粒脱水的精准调控提供了新思路。
依托湖北洪山实验室这个新型的研究平台,华中农业大学玉米研究团队采取了“边研究、边开发、边应用”的新型“产学研用”思路。在研究之初发现基因有应用前景的时候,团队就布局了多个专利,并和未米生物深度合作,建立了风险共担、利益共享的产学研用融通的合作模式。当前,未米生物当前已和国内10余家种业公司开展了合作,旨在加快推动快脱水研究成果在提高机械收割效率、降低生产成本、提升玉米品质等方面的价值实现,促进玉米种业及产业化发展。