| 2023年中國十大科技進展新聞 |
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| 我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)耐堿基因可使作物增產(chǎn) |
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AT1 基因利用的高粱在寧夏高鹽堿地生長
中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所供圖
我國鹽堿地面積達1億公頃，占世界鹽堿地總面積的近十分之一，全球氣候變化、淡水缺乏及化肥的大量使用，使可耕土地鹽漬化速度加快。目前，全球在作物耐鹽研究方面已取得大量成果和進展，但在作物耐堿機制方面仍知之甚少。
為了更好地利用鹽堿地資源，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員謝旗科研團隊與國內(nèi)多家科研機構(gòu)和院校合作，經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn)主效耐堿基因AT1，可以顯著提高高粱、水稻、小麥、玉米、谷子等作物在鹽堿地上的產(chǎn)量，且在改良鹽堿地的綜合利用中具有重大應(yīng)用前景，有望為我國糧食安全發(fā)揮重要支撐作用。該成果2023年3月24日發(fā)表于《科學(xué)》。
實驗材料的選擇是開展研究的關(guān)鍵。此前的研究中，由于常用的擬南芥等模式植物起源于非堿地，耐堿遺傳信息可能存在缺陷，從而導(dǎo)致相關(guān)研究未有突破。對此，本研究采用高粱作為實驗材料。高粱起源于非洲中部貧瘠土地，土壤鹽堿大跨度變化的環(huán)境促使高粱通過進化形成了高度豐富的耐堿性遺傳資源。
研究團隊對高粱遺傳資源進行了全基因組大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)一個主效耐堿基因AT1，該基因與水稻的粒形調(diào)控基因GS3同源，揭示了作物耐鹽堿的分子機制。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，AT1/GS3基因在主要糧食作物水稻、小麥、玉米、谷子中的調(diào)控機制也高度類似。
在理論突破的基礎(chǔ)上，團隊利用AT1基因?qū)ο嚓P(guān)作物進行了耐鹽堿育種改良并開展大田試驗。在寧夏平羅鹽堿地，高粱籽粒增產(chǎn)20.1%，谷子增產(chǎn)19.5%；在吉林大安鹽堿地，水稻增產(chǎn)22.4%至27.8%；AT1基因也能顯著提高玉米在鹽堿地的存活率。
這項研究成果填補了人們對植物耐堿機制認識的不足，為開發(fā)適宜鹽堿地種植的作物品種提供了新思路�！犊茖W(xué)》審稿人認為，該研究綜合運用了多種前沿生物技術(shù)，在多種作物中揭示了耐堿機制的科學(xué)問題，是科學(xué)界的重大發(fā)現(xiàn)，擁有巨大的應(yīng)用前景�！�
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2024年2月刊 封面)