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    前沿熱點:我科學家發現水稻高產關鍵基因

    2022-07-23 05:39:00來源:光明網-《光明日報》


    【資料圖】

    【科技前沿】

    光明日報北京7月22日電(記者楊舒)水稻能既高產又省肥,還早熟嗎?近日,中國農業科學院作物科學研究所周文彬團隊領銜,在水稻基因組中發現了一個關鍵基因OsDREB1C。田間試驗顯示,這一基因不僅可以將水稻產量提高三成以上,同時可提高對土壤中氮素的利用效率,并使水稻提前抽穗早熟,從而實現“一箭三雕”的調控功能。

    這一發現為培育更為高產、氮素高效利用和早熟的水稻品種提供了重要的基因資源,也為其他作物實現高產和資源高效利用提供了潛在解決方案。相關論文于22日在線發表在國際學術期刊《科學》上。

    中國農業科學院作物科學研究所研究員周文彬介紹,當前全球糧食安全問題日趨嚴峻,在有限的耕地面積下,不斷提高作物單產是解決問題的重要途徑。研究表明,作物的光合作用和氮素吸收利用對提高作物產量至關重要。然而,過量施用化肥也會帶來資源浪費、環境污染等問題。因此,在作物大幅增產的同時實現氮素的高效利用,是當前國際農業科研的難點和熱點。此外,在農業生產中長期存在著“高產不早熟,早熟不高產”的矛盾,若能實現作物早熟,也有利于后續其他農作物的連作,提高種植效率。

    本次研究中,研究團隊歷時7年,經過實驗發現,基因OsDREB1C在水稻中猶如一個“分子開關”,可以顯著提高水稻的光合作用和氮素利用效率,同時調控水稻開花時間,提前抽穗。進一步的田間試驗證明,在水稻品種中增強表達這種基因,可使水稻產量提高30%以上,氮素利用效率提高25%以上,水稻抽穗期明顯縮短?!犊茖W》評審意見認為:“該研究的增產效果是了不起的、激動人心的并具有潛在影響力的,如果將其應用到實際農業生產中,必將進一步推動水稻的可持續集約化生產?!?/p>

    近代以來,水稻產量的兩次突破均依賴于水稻半矮稈基因和野生稻雄性不育基因等重大基因的發現。中國科學院院士錢前認為,能夠同時調控高產、減氮和早熟的基因少見,本次研究能夠從海量基因中發現這一關鍵基因,是原創性的重大理論突破,未來有賴于進一步的生產試驗和育種工作,將其盡快應用于生產實際。

    本次發現的關鍵基因不只限于水稻內,還廣泛存在于玉米、小麥等作物基因組中。中國工程院院士萬建民指出,這一成果為農作物品種改良提供了有潛在價值的重要基因,下一步還需要育種家來進一步證實、完善。

    中國農業科學院作物科學研究所、中國水稻研究所、深圳農業基因組研究所、上海師范大學、北京大學、中科院上海植物生理生態研究所以及德國馬普分子植物生理研究所等7家單位共同參與了本次研究。

    《光明日報》( 2022年07月23日?04版)

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