玉米、水稻和小麦是迄今驯化最为成功的三大农作物，为全人类提供了50%以上的能量摄入。由于它们的驯化地区、祖先各不相同，形态习性各异，其驯化过程是否遵循共同的遗传规律在科学界长期存在争论。

   2022年3月25日，《科学》在线发表了中国农业大学教授杨小红、李建生与华中农业大学教授严建兵联合团队的研究论文。经过三代科学家18年研究发现，玉米基因KRN2和水稻基因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。该团队进一步在全基因组层面阐明了趋同进化的遗传规律。

   为全面挖掘更多玉米和水稻中的趋同选择基因，该团队充分借助组学大数据，并利用多年收集的具有广泛代表性的507份玉米自交系、70份野生玉米以及461份栽培稻、257份野生稻进行全基因组选择分析，分别在玉米和水稻里鉴定到3163和18755个受选择基因。

   比较两组受选择基因集发现，共有490对直系同源基因在玉米和水稻中经历了趋同选择，即在玉米和水稻中同时受到选择。这一数字显著高于同源基因对随机组合的概率，证明了趋同进化的性状虽然在全基因组范围内不完全由相同的遗传机制决定，但也受到部分约束，即倾向于由相同的遗传机制决定趋同性状的演化。

   进一步分析发现，趋同选择基因对在玉米和水稻特定的代谢途径中显著富集，包括淀粉和蔗糖代谢途径、辅因子生物合成。在鉴定到的玉米25个和水稻93个参与淀粉代谢途径的选择基因中，11对直系同源基因受趋同选择。

   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。在驯化的过程中，水稻和玉米的淀粉效率可能受到了强化。

   据悉，这一成果不仅揭示了玉米与水稻的同源基因趋同进化从而增加玉米与水稻产量的机制，为育种提供了宝贵的遗传资源，而且为农艺性状关键控制基因的解析与育种应用，以及其它优异野生植物快速再驯化或从头驯化提供了重要理论基础。■