2022年3月25日，《科学》杂志在线发表了华中农业大学严建兵团队联合中国农业大学李建生和杨小红团队的研究论文“Convergent selection of a WD40 protein that enhances grain yield in maize and rice”。研究发现玉米KRN2和水稻OsKRN2受到趋同选择并通过相似的途径调控玉米和水稻的产量，并通过全基因组选择分析解析了玉米和水稻趋同选择的遗传规律。该研究为作物驯化的机理解析和未来作物育种奠定了重要理论基础。学会第五届（2019-2021年度）中国科协青年人才托举工程项目被托举人、华中农业大学教授杨宁参与其中，与华中农业大学博士生陈露（现为中科院遗传所博士后）、中国农大博士后陈文康、博士研究生张璇为该论文的共同第一作者。

杨宁教授

 玉米和水稻趋同选择的分子机制

 中国农业大学和华中农业大学的联合研究团队首先利用野生玉米资源创制的群体图位克隆了一个调控玉米穗行数的基因KRN2。进一步发现在玉米驯化和改良过程中，该基因上游非编码区受到了明显的选择，进而增加了玉米的穗行数和穗粒数，最终增加产量。同时在水稻基因组中鉴定出玉米KRN2直系同源基因OsKRN2，同样受到选择，该基因控制水稻的二次枝梗数，最终影响穗粒数和产量。KRN2/OsKRN2编码一种WD40蛋白，它与功能未知蛋白DUF1644互作，通过一条保守的途径调控玉米穗行数与水稻穗粒数。

进一步，该研究在全基因组水平上对玉米和水稻趋同选择的范围和机制进行了深入解析，共检测到了490对经历了趋同选择的同源基因对。这些基因在淀粉及蔗糖代谢和辅因子生物合成等途径中显著富集。淀粉是谷物类植物在种子中存储能量的主要成分，也是水稻和玉米能够被驯化成主要粮食作物的重要原因，是影响籽粒产量的重要因素。这些结果不仅有助于深入认识和理解农作物的进化和改良过程，而且对加速作物的育种进程和为从头驯化创制新型作物提供有价值的信息。

 基因编辑KRN2 可以同时提高玉米和水稻的产量

该研究还利用基因编辑技术创制了KRN2和OsKRN2基因功能敲除的新材料。多年多点的田间小区试验表明，玉米KRN2敲除系和水稻OsKRN2敲除系可分别提高10%的玉米产量和8%的水稻产量，并且对其它农艺性状没有明显的负面影响，展现了巨大的应用潜力。