大年初二,來(lái)自上海的科學(xué)家聯(lián)合團(tuán)隊(duì)迎來(lái)乙巳蛇年的“開(kāi)門(mén)紅”!北京時(shí)間今天凌晨,中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心林鴻宣院士研究團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)林尤舜研究團(tuán)隊(duì)合作在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上發(fā)表水稻耐鹽堿和耐高溫研究領(lǐng)域的突破性成果,為應(yīng)對(duì)全球氣候變暖引發(fā)的糧食安全問(wèn)題提供新策略。
這支“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手”的上�?蒲袌F(tuán)隊(duì)首次提出精準(zhǔn)調(diào)控植物激素“赤霉素”到最佳中等水平,是實(shí)現(xiàn)“魚(yú)和熊掌兼得”(同時(shí)提高水稻的堿-熱抗性和產(chǎn)量)的關(guān)鍵。研究人員還發(fā)現(xiàn),一度被忽視的“后綠色革命”基因“ATT2”,能微調(diào)赤霉素到最佳中等水平,從而有望進(jìn)一步提高半矮稈綠色革命水稻品種的堿-熱抗性和產(chǎn)量。
20世紀(jì)60年代開(kāi)始,通過(guò)“綠色革命”基因(SD1、Rht1)對(duì)谷類(lèi)作物赤霉素(一種植物激素)濃度或信號(hào)的調(diào)控,實(shí)現(xiàn)了水稻和小麥的半矮化育種,賦予其抗倒伏性。在大量施用化肥下,谷物產(chǎn)量大幅提高,引發(fā)農(nóng)業(yè)的“綠色革命”。過(guò)去幾十年里,半矮稈綠色革命品種在全球廣泛種植,一定程度上確保了糧食安全,然而它們的環(huán)境適應(yīng)性相對(duì)較低。
由于溫室氣體排放,全球氣候變暖,加劇耕地鹽堿化,導(dǎo)致作物大幅減產(chǎn)。因此,迫切需要挖掘作物中耐鹽堿、耐熱基因,開(kāi)發(fā)集強(qiáng)抗逆和高產(chǎn)于一體的新型綠色革命作物品種,以滿(mǎn)足在氣候變化的大環(huán)境下未來(lái)人口增長(zhǎng)對(duì)糧食更大的需求,這對(duì)保障我國(guó)糧食安全具有重要的意義。
研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)六年多的努力,成功分離克隆了水稻的堿-熱抗性基因ATT1、ATT2,闡明了它們調(diào)控耐鹽堿、耐熱的新機(jī)制�!把芯堪l(fā)現(xiàn),在正常條件下,適當(dāng)提高半矮稈綠色革命水稻品種的赤霉素含量到最佳中等水平,可以進(jìn)一步提高產(chǎn)量。”林鴻宣解釋?zhuān)岸谀婢趁{迫條件下,水稻的內(nèi)源活性赤霉素水平會(huì)降低,通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控水稻品種的活性赤霉素水平到中等水平,可以最大程度地減少環(huán)境脅迫帶來(lái)的產(chǎn)量損失�!�
記者了解到,在機(jī)制解析的基礎(chǔ)上,研究提出微調(diào)赤霉素到中等水平的方法:一是通過(guò)對(duì)ATT2的遺傳工程改良來(lái)提高ATT2的表達(dá)量或增強(qiáng)ATT2的功能,“因?yàn)锳TT2的功能比ATT1弱,更適合用于精準(zhǔn)調(diào)控活性赤霉素水平”;二是外源施加適量的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(赤霉素“920”),可以減少逆境脅迫造成的產(chǎn)量損失。
林鴻宣說(shuō),這些方法有望在水稻、小麥、玉米等主糧作物的育種改良中發(fā)揮重要作用,不僅可以提高作物的抗逆性,維持其在鹽堿、高溫等不利環(huán)境下的產(chǎn)量穩(wěn)定,還可以在正常田間條件下進(jìn)一步提高谷物產(chǎn)量�!斑@些研究結(jié)果為育種家培育‘高產(chǎn)高抗’作物新品種提供重要的理論依據(jù),同時(shí)也為大面積鹽堿地的開(kāi)發(fā)利用提供了新的策略。”(記者 郜陽(yáng))

關(guān)注精彩內(nèi)容