籽粒|“宝藏”基因让玉米籽粒快速脱水
实现籽粒机收是我国玉米产业发展的重要方向 ， 而玉米成熟籽粒的含水量是决定籽粒机械化收获的关键因素 。
“玉米籽粒含水量属于典型的数量性状遗传 ， 控制其性状的基因比较复杂 ， 测定方法繁琐 ， 目前在基础研究方面进展缓慢 ， 也制约了脱水快玉米品种的选育进程 。”华中农业大学玉米团队教授严建兵在接受《中国科学报》采访时说 。
近日 ， 华中农业大学玉米团队在《植物生物技术》杂志发表最新成果 ， 揭示了玉米籽粒含水量动态变化的遗传结构 ， 并首次克隆了一个影响玉米籽粒脱水的主效基因GAR2 ， 为选育快速脱水玉米提供宝贵的基因资源 。
机械化收获带来的品种难题
“过去我国玉米收获靠的是人工 ， 农民到地里摘玉米穗 ， 那时候劳动力成本很低 。但现在我国农村劳动力成本大大增加 ， 要提高玉米种植收益就得依靠机械化采收 。”长期从事玉米研究的中国农业大学教授徐明良告诉《中国科学报》 。
其中 ， 玉米籽粒机械化直收是玉米生产十分重要的一个环节 。而主要影响因素之一就是收获时玉米籽粒含水量 。
符合机收条件的籽粒含水量需要在25%以下 ， 而我国大部分玉米品种收获时籽粒含水量在30%~35% 之间 。
论文共同通讯作者、华中农业大学副教授肖英杰介绍 ， 玉米籽粒收获时的含水量主要由生理成熟时籽粒含水量和成熟后脱水速率决定 。
研究发现 ， 籽粒成熟后脱水速率由环境因素主导 ， 在含水量超过30%时 ， 主要受温度和空气湿度影响 。
实际上 ， 靠田间长时间站杆脱水可以让玉米籽粒含水量达到机收要求 ， 然而 ， 我国大部分玉米种植区都采取轮作制度 。“收完玉米马上要种下一茬作物 ， 例如黄淮海地区要马上种冬小麦 ， 及时抢夺热量 ， 否则会严重影响小麦收成 。”严建兵说 。
不仅轮作区玉米来不及等到含水量下降就要采收 ， 东北玉米种植区的成熟玉米也需要快速脱水 ， 否则遇到霜冻或温度过低 ， 水分无法下降到机收需求的水平 。
而且 ， “额外晾晒或烘干 ， 会增加不少人工和运输成本” 。严建兵认为 ， 既然外部环境无法改变 ， 那育种科学家就只好从玉米品种上着手 ， 通过遗传改良选育快速脱水玉米品种 ， 适应当前机械化收获需求是产业发展的重要诉求 。
徐明良认为 ， 要培育出符合我国玉米种植条件的品种 ， 必须依靠国内科学家的力量 。尽管我国已经引进了一些国外玉米品种 ， 它们也符合籽粒直收的条件 ， 但这些品种的种植面积并不大 ， 远远不能满足大面积机收的要求 。
只是 ， 近十年来 ， 我国农业科学家才开始研究如何培育出适合我国玉米机械化种植的品种 。
严建兵表示 ， 美国的玉米机收品种已经经历了100多年的选育历程 ， 因为美国玉米种植业一开始就要依靠机械采收 。我国的相关研究起步较晚 ， 是由于我国农业对机械化需求是近十年来才出现的 。
要在短时间内培育出符合玉米籽粒直收要求的品种 ， 成为了科学家的一个难题 。
“挖掘”基因组里的“宝藏”
早期有研究认为 ， 玉米籽粒生理成熟时含水量受遗传因素控制 。
肖英杰介绍 ， 由于不同玉米基因型的生理成熟期差异较大 ， 早期研究籽粒含水量 ， 主要通过测量烘干后生物量差异来间接测量含水量 ， 方法繁琐 ， 耗时耗力 ， 无法直接指导育种应用 ， 也很难了解籽粒生理成熟过程中含水量的动态变化 。
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