5月18日，我校農(nóng)學(xué)院“水稻種質(zhì)創(chuàng)新與應(yīng)用基因組學(xué)”安徽省優(yōu)秀科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人黃先忠教授，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所（中棉所）博士后、曲阜師范大學(xué)趙航副教授，中棉所楊召恩研究員為共同第一作者的論文“Synergistic optimization of crops by combining early maturation with other agronomic traits”在Cell旗下植物學(xué)領(lǐng)域知名期刊《植物科學(xué)趨勢(shì)（Trends in Plant Science）》（五年影響因子23.115，目前最新即時(shí)影響因子25分左右，植物學(xué)領(lǐng)域排名2/482）上發(fā)表。該論文全面闡述作物早熟育種最新研究進(jìn)展和制約因素，梳理分析作物在馴化過(guò)程中適應(yīng)栽培地區(qū)開(kāi)花和成熟時(shí)間的作用機(jī)制，并提出利用多效性因子實(shí)現(xiàn)作物早熟性與多種優(yōu)良性狀高效聚合的育種策略，對(duì)指導(dǎo)作物育種具有重要意義。

突破作物種植的緯度界限、減少區(qū)域環(huán)境和季節(jié)氣候的限制都高度依賴于作物的早熟性。然而，作物早熟性與產(chǎn)量、抗性等性狀呈負(fù)相關(guān)性，難以同時(shí)對(duì)早熟、抗病和產(chǎn)量等優(yōu)良性狀進(jìn)行聚合，是當(dāng)前作物育種技術(shù)面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

該研究系統(tǒng)探討了單子葉和雙子葉作物在馴化過(guò)程中適應(yīng)栽培地區(qū)開(kāi)花和成熟的作用機(jī)制，從作物育種視角闡述了如何利用開(kāi)花和早熟性調(diào)節(jié)基因加速育種的技術(shù)策略。同時(shí)，探討了利用或改進(jìn)多效性基因?qū)崿F(xiàn)作物早熟、多抗、高產(chǎn)和株型等優(yōu)良農(nóng)藝性狀高效聚合的育種方案。此外，針對(duì)當(dāng)前作物育種存在的障礙和局限性，研究提出了新形勢(shì)下作物育種的方向和實(shí)現(xiàn)優(yōu)良性狀聚合必須解決的問(wèn)題：利用基因編輯技術(shù)修飾特定基因或其靶基因啟動(dòng)子，以阻斷與不利性狀相關(guān)的調(diào)控通路，同時(shí)保留理想性狀，繼而將多效性基因轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆隙喾N優(yōu)良性狀的“明星”基因；優(yōu)化作物遺傳轉(zhuǎn)化方法，建立高效、便捷、周期短、不受基因型影響的作物遺傳轉(zhuǎn)化體系；利用空間單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在單細(xì)胞分辨率下系統(tǒng)鑒定所需的優(yōu)異基因；加強(qiáng)多效性基因的功能廣譜性探究，以擴(kuò)大其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值；最后，鑒于不同農(nóng)藝性狀均受到由各種環(huán)境因子、植物激素和轉(zhuǎn)錄因子等構(gòu)成的高度復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的調(diào)控，應(yīng)投入更多精力闡明不同農(nóng)藝性狀的調(diào)控機(jī)制及其關(guān)系，這將有利于發(fā)現(xiàn)新的調(diào)控因子或改進(jìn)已知的優(yōu)異基因型。

中棉所李付廣研究員、葛曉陽(yáng)研究員為該論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省高校學(xué)科（拔尖）人才學(xué)術(shù)資助等項(xiàng)目資助。（特約通訊員：劉曉丹 圖片來(lái)源：黃先忠 審核：陳豐）