我科学家破译玉米高产密码

中国农业大学农学院田丰教授课题组克隆了全球首个作物收获指数QTL（数量性状位点），揭示了玉米收获指数的演化规律，为培育高产、绿色、高效新品种提供了重要的基因资源和理论基础。相关成果21日在线发表于《细胞》杂志。

“作物高产的关键，不仅在于能‘长多少’，更在于能‘收多少’。收获指数既是生物产量转化为籽粒产量的比率，也是衡量作物源—库关系的关键指标。”论文通讯作者田丰说。

研究发现了控制源—库碳氮分配的关键分子模块HI1-BRR1。其中，源为叶片等合成碳氮养分的供给器官，库为玉米籽粒等储存养分的储存器官。该模块在碳氮资源分配中发挥“分子阀门”的调节作用。研究团队鉴定出一个在玉米驯化过程中受到选择的增强子HI1，发现HI1通过激活功能基因BRR1表达，调控碳、氮再分配，促进碳、氮同化物由源器官向籽粒转运，从而协同提高玉米收获指数、生物量和籽粒产量。辽宁铁岭、海南三亚和北京等地的田间试验表明，提高BRR1表达可稳定增产10%—16%。

“长期以来，人们普遍认为玉米驯化主要通过改变株型、穗部等形态结构来提高产量。”田丰说，本项研究首次揭示，玉米驯化不仅显著改变了外在形态结构，也重塑了内部源—库关系，“生理驯化”同样是玉米高产形成的重要基础，形态与生理的协同改良共同驱动了可收获籽粒产量的提升。未来，通过聚合关键分子模块，有望实现株型优化、群体光能高效利用与源—库碳氮协同的整合，加速智慧作物分子设计育种的进程。