KRN2

KRN2基因是由華中農業大學嚴建兵教授團隊聯合中國農業大學研究團隊發現的禾本科作物關鍵基因。該基因通過調控玉米穗行數和水稻枝梗數，能使玉米增產10%、水稻增產8%，其作用機制已在《科學》雜誌發表。研究發現KRN2與其水稻同源基因OsKRN2均編碼WD40蛋白，通過與DUF1644蛋白互作形成保守調控途徑，揭示了作物趨同選擇的遺傳規律。研究團隊已利用基因編輯技術創製增產新種質，並規劃推進產業化套用。

基本介紹

• 發現時間：2022年3月  
• 發現團隊：華中農業大學×中國農大  
• 所屬物種：玉米/水稻  
• 核心功能：負調控產量性狀   
• 增產效果：玉米10%、水稻8% 
• 研究成果：發表於《科學》  

發現與命名

研究始於2004年玉米遺傳資源挖掘項目，通過全基因組關聯分析在大芻草中定位到候選基因。2018年在水稻中發現同源基因OsKRN2，2022年3月由嚴建兵團隊正式命名為KRN2並發表於《科學》。該命名源於基因對玉米穗行數（Kernel Row Number）的調控特性。

功能機制

基因編碼WD40結構域蛋白，通過以下途徑發揮作用：

• 與DUF1644蛋白形成複合體，保守調控玉米分枝發育
• 抑制分生組織活性降低玉米穗行數
• 負調控水稻二次枝梗形成基因敲除實驗顯示，KRN2功能缺失可使玉米單穗粒數增加10%，水稻每穗粒數提升8%，且不影響植株株高等性狀。

套用價值

研究團隊已構建CRISPR基因編輯體系：

• 創製玉米新種質CR-krn2，田間增產幅度穩定在9.3-10.2%
• 開發水稻OsKRN2編輯材料，區域試驗平均增產8%該技術不受轉基因法規限制，2025年已在湖北、河南等糧食主產區開展10萬畝示範種植。

研究團隊

由嚴建兵（華中農大副校長）聯合李建生、楊小紅（中國農大）組成攻關團隊，依託作物遺傳改良國家重點實驗室完成。團隊歷時18年完成基因克隆到功能驗證的全鏈條研究，2023年獲國家自然科學基金重大研究計畫專項支持。

科學意義

研究發現490對趨同選擇基因，建立了作物平行馴化理論模型。該成果為解析以下問題提供依據：

• 不同物種相同性狀的遺傳趨同性
• 作物馴化過程中產量性狀選擇印記
• 基因編輯技術跨物種套用可行性

後續規劃

湖北洪山實驗室已組建產業化團隊，計畫開展：

• 基因編輯新材料品種審定（2025年前完成）
• 與種業企業合作開發商業化品種
• 在小麥、高粱等作物中驗證同源基因功能