寻回“遗失”基因让小麦高大高产

一种从未被报道过的小麦增产基因被发现，在田间测产中，携带该基因的小麦相比对照组，产量提升了11.9%。近日，《科学》杂志在线发表了这一发现，同期发表的还有荷兰瓦赫宁根大学分子生物学实验室G·威尔玛·范·埃斯博士对该发现的展望文章，文章指出，该基因的发现，“是提高谷物产量的里程碑”，“提供了一条最大化小麦产量的新途径”。

2022年4月18日，论文通讯作者、美国俄克拉荷马州立大学小麦分子遗传实验室教授严六零告诉新京报记者，这一基因的发现，为小麦乃至水稻、大麦等育种提供了新的选择，在未来，小麦或许也可以有“禾下乘凉”的一天。小麦中有数万乃至十多万个基因，全基因测序的实现，使得人们知道了这些基因。但它们各自发挥着怎样的作用，仍需要逐一鉴定，这显然不是一代人或几代人能完成的任务。

此次新发现的增产基因，源于2014年开始的一项提高小麦产量的研究项目。最初，他们选择了两种小麦材料CItr 17600和扬麦18，作为亲本进行杂交，目的是改良小麦的穗型，想要增加小穗数，以此提高小麦的产量。一个麦穗有多个小穗，一个小穗可结一两个至多个种子。“产量包括三个重要因素，包括穗数、每穗种子数和种子重量等，”该论文共同第一作者南京农业大学教授贾海燕说，“现实中，这些因素在一定幅度范围内呈负相关的关系。在育种时，通过遗传因素改良穗型和株型，进而提高作物产量，是一条有效途径，但实现该目标非常具有挑战性”。在最初的实验中，科学家们将杂交获得的材料进行了遗传学定位，定位到了一个特别的基因--TaCol-B5。“对这个基因进行克隆和鉴定后发现，它不仅提高小穗数，还增加穗数、粒数等，一个基因有多个效应。该基因是首次被科学界报道。在此之前，人们不知道这个基因有什么功能。在四倍体的小麦中，发现了这一基因。这说明在以前的小麦中，是含有这个基因的，只是栽培育种的过程中，许多小麦“遗失”了它。是什么原因造成了这一基因的“遗失”，科学家们猜测，可能和过去杂交育种时，在选择表型中的爱好有关，这或许要追溯到上世纪五六十年代的“绿色革命”。“绿色革命”是发生在小麦、水稻等主要粮食作物育种中的一次历史性进步，其中，作物矮秆化是“绿色革命”最典型的特征之一。小麦是人类最重要的主粮之一，全球每年的小麦产量，接近7.8亿吨，占全部粮食产量的20%以上。在中国，小麦也是两大口粮之一，小麦的增产，对全球粮食供给意义重大，也是育种家们长期以来孜孜不倦的追求目标。新基因的发现，给育种者提供了一种选择，一个新的机制，让更多的育种者可以利用这个基因，培育更高产的品种。