北京時(shí)間 7 月 22 日凌晨，國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）以研究長(zhǎng)文的形式在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所周文彬研究員團(tuán)隊(duì)在水稻中研究發(fā)現(xiàn)的一個(gè)重要基因：OsDREB1C。

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這是我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的又一個(gè)作物高產(chǎn)基因，將為全球水稻和其他作物增產(chǎn)帶來新的曙光。該基因能夠提高光合作用效率和氮素利用效率，同時(shí)使水稻提前抽穗，縮短生育期，能顯著提高水稻產(chǎn)量。為作物大幅度增產(chǎn)和減少氮肥施用、實(shí)現(xiàn)“綠色高效”提供了可行的解決方案。

中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所萬建民對(duì)此評(píng)價(jià)認(rèn)為，該項(xiàng)研究的重大突破之處不僅在于發(fā)現(xiàn)單一基因可同時(shí)調(diào)控多個(gè)重要生理途徑，打破了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)期存在的“高產(chǎn)不早熟、早熟不高產(chǎn)”矛盾。“為未來通過協(xié)同改良多個(gè)生理性狀實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)以及資源高效利用提供了新思路、新策略，將有力推動(dòng)作物遺傳育種以及作物生理學(xué)研究的發(fā)展?！?/p>

OsDREB1C 轉(zhuǎn)錄因子的分子與生理作用機(jī)制

論文通訊作者周文彬表示，從我國的糧食生產(chǎn)情況來看，2030 年我國人口預(yù)計(jì)達(dá) 14.5 億，這就要求我國水稻、小麥、玉米等主要作物的生產(chǎn)能力提高 20% 以上。

周文彬表示，“如何在提高作物光合作用效率的同時(shí)，提高氮素利用效率、促進(jìn)作物碳氮代謝協(xié)同，從而實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)高效，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域重要的科學(xué)問題之一?！?/p>

也是基于這一目標(biāo)，周文彬團(tuán)隊(duì)利用 7 年的時(shí)間，在此前的研究基礎(chǔ)上，從 118 個(gè)潛在調(diào)控光合作用的基因中進(jìn)行篩選，最終在水稻中鑒定到這一高產(chǎn)基因。

研究團(tuán)隊(duì)成員在水稻田間進(jìn)行插秧工作

科研團(tuán)隊(duì)于 2018-2022 年間在北京、杭州、三亞的多年多點(diǎn)田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在北京長(zhǎng)日照條件下，在水稻品種“日本晴”中過表達(dá)該基因，水稻可較野生型提前抽穗 13-19 天，平均增產(chǎn) 59.3%。研究人員進(jìn)一步在主栽水稻品種秀水 134 中進(jìn)行了功能驗(yàn)證，杭州大田試驗(yàn)表明，在秀水 134 中過表達(dá)該基因，可使抽穗期至少提前 2 天，平均增產(chǎn) 35.2%。

OsDREB1C 過表達(dá)材料提前成熟（右側(cè) OsDREB1C 過表達(dá)材料，左側(cè)對(duì)照）

專家們認(rèn)為，該項(xiàng)成果的育種應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是一個(gè)非常漫長(zhǎng)的過程，希望團(tuán)隊(duì)繼續(xù)協(xié)同攻關(guān)。同時(shí)也呼吁有關(guān)部門加大支持，促進(jìn)該項(xiàng)成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

《科學(xué)》期刊論文評(píng)審專家認(rèn)為，作者出色地完成了大量的田間試驗(yàn)工作，包括不同作物、不同地點(diǎn)的多年田間試驗(yàn)，呈現(xiàn)了全面而可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該研究結(jié)果是了不起的、激動(dòng)人心的并具有潛在影響力的，如果將其應(yīng)用到實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，必將進(jìn)一步推動(dòng)水稻等作物的可持續(xù)集約化生產(chǎn)。

中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院植物研究所研究員種康評(píng)價(jià)此項(xiàng)成果時(shí)說，該基因具有同時(shí)協(xié)同調(diào)控光合作用、氮素吸收利用以及抽穗期三個(gè)重要生理過程的功能，實(shí)現(xiàn)了作物“高產(chǎn)和氮素高效”、“高產(chǎn)和早熟”的雙協(xié)同。“這一通過單一基因改良多個(gè)生理性狀、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量突破的創(chuàng)新性研究，對(duì)于作物遺傳育種以及大田栽培耕作研究均具有重要的理論價(jià)值和指導(dǎo)作用?！?/p>

標(biāo)簽： 田間試驗(yàn) 平均增產(chǎn) 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院