“種田農民”和他的玉米情結

11月13日上午，宜機收玉米產學研合作研討會在華中農業大學舉行。會上，華中農業大學校長、湖北洪山實驗室首席科學家嚴建兵教授介紹了其研究團隊于12日最新發表的研究論文“A Zea genus-specific micropeptide controls kernel dehydration in maize”。該研究首次揭示了玉米籽粒脫水的分子機制，為快脫水宜機收玉米培育奠定重要基礎，為打開籽粒脫水這扇大門找到了一把有效鑰匙。

令人關注的是，該項研究成果，也是日前習近平總書記到武漢產業創新發展研究院考察時，嚴建兵教授向總書記匯報的內容之一。

“以前老百姓收玉米，需要把棒子掰回家，晾曬、烘干后再脫粒，其間需要耗費大量的人力和時間成本。如果以后只用開著機器在田里走一遍，就能直接收獲玉米籽粒，將極大提高玉米機械化收獲的效率。”在解釋什么是“高產高蛋白宜機收玉米培育”研究成果時，嚴建兵首先描繪了一幅全程機械化收玉米籽粒的美好景象。

把時間倒回到2011年，他剛剛結束了5年的海外學習和工作，回到華中農業大學組建實驗室。彼時，我國玉米機械化收獲起步僅幾年，籽粒脫水還不受重視。嚴建兵預感到，玉米籽粒能否快速脫水將成為影響產業發展的重要問題。

“研究表明，適合機械化收獲的玉米籽粒含水量為15%～25%，而我國大多數玉米品種收獲時的籽粒含水量通常為30%～40%，因此降低籽粒的含水量是研究關鍵。”嚴建兵介紹，我國玉米種植面積超過6億畝，是我國種植面積最大、總產量最高的作物之一，但長期受限于缺乏快脫水的品種，玉米機械粒收水平較低，影響了生產效率和種植成本。

要想在我國實現玉米籽粒機械化收獲，必須搞清楚玉米籽粒快速脫水背后的科學道理，進而高效指導培育快脫水宜機收品種。對此，嚴建兵團隊經過11年持續科研攻關，找到一個關鍵基因，利用該基因可以實現玉米收獲期籽粒快速脫水。研究過程中，團隊建立了籽粒脫水表型田間鑒定技術，利用該技術通過QTL定位，定位到4個影響籽粒脫水的QTL。其中一個主效位點QTL-qKDR1是一段不編碼任何蛋白也不轉錄的DNA序列，但是敲除后，能使籽粒脫水速率顯著降低。嚴建兵猜測這個主效位點可能是一個調控因子，調控了某個基因的功能。但是找到這個基因非常困難。此后，研究工作就像在一個巨大的黑匣子里尋找一個未知目標，團隊在試驗田里測量了百萬級的數據，只為找到一個答案。

錨定目標久久為功，團隊發現qKDR1可能作為一個抑制子，抑制其上游約10Kb處一個名為RPG （qKDR1 REGULATED PEPTIDE GENE）基因的表達。通過進一步研究得出，RPG就是qKDR1調控的目標基因，兩個轉錄因子ZmMYBST1和ZmMYBR43可以結合到qKDR1而抑制RPG的表達。

“RPG在玉米基因組中尚未被注釋，是一個全新的基因。”嚴建兵說，他們設計了多個實驗，證明RPG通過編碼一段31個氨基酸的小肽發揮功能，并將這個小肽命名為microRPG1。敲除microRPG1可加快脫水速率，超表達microRPG1則顯著降低脫水速率。經過多年多點實驗，嚴教授團隊發現，敲除microRPG1可使收獲時的籽粒含水量下降2至17個百分點，平均下降7個百分點，同時其他農藝和產量性狀沒有明顯的變化。研究團隊分析了數百份具有代表性的玉米種質材料，發現幾乎所有的材料都存在RPG基因，意味著操縱RPG來改變籽粒脫水速率培育宜機收的品種具有巨大的應用潛力。這一發現為下一步籽粒脫水的精準調控提供了新思路，具有廣闊的應用前景。

目前，團隊圍繞玉米籽粒脫水的精準調控，已經布局多個專利，并授權企業開展商業化應用。

不僅是技術創新，這次研究項目在產學研融通發展的合作機制上也有創新之處。

據了解，該項目在創立初期就與未米生物科技（武漢）有限公司建立了緊密合作，創新了一種以用為導向，“邊研究、邊開發、邊應用”的產學研融通發展的新型合作機制，并獲多方好評。

農業領域的科研項目要出成果，需要更長的時間周期去對成果做測試。如何判斷研究成果在產業上的應用價值，盡快促成研究成果轉化為實際應用，是多方面臨的難題。嚴建兵介紹，該項目在創立初期就與未米生物科技（武漢）有限公司展開合作，雙方建立了深入了解，團隊充分利用該平臺分布全國的測試基地和專業的測試人員隊伍等優勢，促進完成了項目的階段測試，同時通過平臺對產業本身的理解，對市場的熟悉，能迅速幫助團隊完成從技術到產品再到商品的轉變，在這種新模式下，雙方共擔風險，共享成果，構建形成了一個深度合作的利益共同體。

面向國家發展需求，解決糧食安全問題是科技工作者不變的使命。嚴建兵深知，這個使命不是一個人，一個團隊能完成的，需要高校、科研院所、企業等打破空間桎梏，各自扮演不同角色，承擔不同責任，通過這樣的產學研融通發展的新型合作機制，加強交流融合、協同攻關，要集多方之力，合起伙來干大事。“農業科技的進步，需要長期積累，每一個成果的誕生，都離不開眾人長年累月堅持不懈的努力。”嚴建兵認為，優良品種是保障糧食安全的關鍵所在。生物育種研究只有時刻面向國家需要、人民要求，并進一步與市場需求相結合，才能加快從“實驗室”到“田間”的應用轉化，實現創新價值。

嚴建兵強調，華中農業大學、湖北洪山實驗室將繼續以國家的重大需求為導向做好科學研究和人才培養，為我國糧食安全、鄉村振興、農業強國和教育強國作出他們應盡的更新、更大的貢獻。