山东
7月21日，中国农业大学田丰教授团队在国际顶级期刊《Cell》发布重磅成果，成功克隆全球首个控制作物收获指数的关键基因模块HI1-BRR1，彻底破译玉米高产背后的分子调控密码，多地田间试验证实，调控该基因可让玉米稳定增产10%至16%，为我国种业自主创新、保障粮食安全打下核心理论根基 。
玉米是我国种植面积最大、总产量最高的粮食作物，也是饲料、工业原料核心供给，提升玉米单产始终是保障粮食安全的关键抓手。长期以来，全球育种界存在一大难题：作物高产不只取决于植株能合成多少养分，更取决于养分能否高效输送到籽粒，也就是“收获指数”。上世纪绿色革命依靠矮杆基因大幅提升水稻、小麦产量，但玉米收获指数的遗传调控机制始终是空白，育种只能依靠经验筛选，效率低、周期长。
此次研究团队历时十余年，对比野生大刍草与栽培玉米全基因组，锁定驯化过程中被人工筛选的增强子HI1。该基因如同“分子阀门”，通过染色质远程互作激活BRR1基因，精准协调叶片“养分供给源”与玉米籽粒“养分储存库”的碳氮分配，让光合作用生成的淀粉、蛋白质更多转运至果穗，同步提升生物总量与籽粒产出，打破“增产必然降低蛋白、茎秆脆弱易倒伏”的传统矛盾。
从野生原始草到现代高产玉米，HI1基因在千年驯化中被持续优选，变异类型占比从野生大刍草56.4%，提升至现代玉米100%固定存在，印证该模块是玉米驯化、产量跃升的核心推手。团队在北京、辽宁铁岭、海南三亚开展多年多点田间对照试验，在不同气候、土壤条件下，上调BRR1基因表达的试验品系，均实现稳定增产，籽粒营养含量无明显下降，茎秆抗倒伏能力不受损耗，适配我国南北方各类种植区 。
这项基础科研突破，彻底改变传统玉米育种模式。过去育种依靠田间表型筛选，培育一个新品种耗时8至10年；如今手握明确高产基因靶点，育种专家可依托基因编辑、分子标记技术定向改良，实现“精准设计育种”，大幅缩短品种研发周期，降低育种成本。同时该基因适配绿色种植，养分转运效率提升可减少化肥施用，助力农业低碳发展。
种业是粮食安全的“芯片”，此前国外长期垄断玉米核心种质与基因资源。此次我国科学家率先破解玉米高产底层机制，自主掌握关键功能基因，建成拥有自主知识产权的基因资源库，打破海外技术壁垒。依托该成果，国内种业企业可快速培育适配密植、抗旱、高产出的本土玉米品种，减少对进口种质依赖。
业内专家表示，该成果兼具理论价值与产业落地前景。下一步科研团队将联合国内种业公司，把HI1-BRR1分子模块导入主流玉米品种，3至5年内有望推出大面积推广的高产新品种。在耕地资源有限、粮食需求持续增长的背景下，单产提升一成以上，相当于新增千万亩良田产能，为稳住全国粮食总产量筑牢科技屏障。
从经验育种到基因定向改良，我国农业基础科研持续攻克种业核心难题。玉米高产密码的破译，不仅是全球作物科学的重大突破，更彰显我国攥紧种业自主、守住粮食安全底线的科研实力，为保障大国粮食供给提供持久硬核支撑。
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