这个作物基因被中国科学家研究破解未来盐碱地有望变粮仓天天速看

来源：中国新闻网 2023-03-24 12:18:03

昔日荒芜的盐碱地，未来有望变成粮仓吗？中国科学家最新完成的一项作物基因研究，给出了肯定的答案。

(资料图)

成果在《科学》《国家科学评论》发表

中国科学院遗传与发育生物学研究所(中科院遗传发育所)谢旗团队与中国农业大学于菲菲团队、华中农业大学欧阳亦聃团队联合十家科研机构、高校、企业进行合作研究，以耐盐碱作物高粱为材料首次发现主效耐碱基因AT1并解析其作用机制，还通过盐碱地大田实验证明，该基因可显著提升高粱、水稻、玉米、小麦和谷子等作物在盐碱地的产量，在改良盐碱地的综合利用中具有重大应用前景。

成果论文发表前夕，中国科学院“揭示作物主效耐碱基因”成果专题新闻发布会，谢旗研究员介绍团队研究成果。　中新社记者孙自法摄

联合国粮农组织调查数据显示，截至2015年，全球有超过10亿公顷盐渍化土壤因盐碱程度过高而不能被有效利用，其中盐碱化土约占盐渍化土壤的60%。业界专家预测，如果全球20%盐碱地利用中国科学家最新破解的主效耐碱基因AT1，可每年为全球增产至少2.5亿吨粮食，从而提高盐碱地产能，助力保障全球粮食安全。

中国科学家完成的这项作物耐碱基因研究重要成果论文，北京时间3月24日分别在国际著名学术期刊《科学》(Science)和《国家科学评论》(National Science Review)在线发表。多位植物(作物)耐逆领域知名专家评价认为，该研究工作综合多种前沿生物技术手段及在多种作物中揭示耐盐碱的重大科学问题；其遗传学机制揭示了植物界基础科学重大问题，是科学重大发现；该研究涉及多种农作物，是农业生产重大突破。

成果论文发表前夕，中国科学院在北京举行“揭示作物主效耐碱基因”成果专题新闻发布会，科普解读研究成果。　中新社记者孙自法摄

AT1基因对主要粮食作物有效

谢旗研究员代表合作团队介绍说，盐碱地分为盐化土壤和盐碱化土壤两种主要类型，目前全球在植物耐盐研究方面方法较成熟且研究力量集中，已取得很多成果，但对于植物(作物)耐碱机制仍了解较少。

此次研究中，合作团队首先通过全基因组大数据关联分析耐盐碱差异大的高粱资源，发现一个主效耐碱基因AT1，该基因与水稻的粒形调控基因GS3同源，并首次揭示出作物高抗盐碱的分子机制。另外，他们还发现AT1的调控机制在主要粮食作物水稻、玉米、小麦及谷子中也很相似。

AT1调控的盐碱胁迫响应机制及AT1的利用可以提高多种作物在盐碱地上的产量。　中科院遗传发育所供图

在实现重大理论突破基础上，合作团队对高粱进行耐盐碱育种改良，在宁夏平罗盐碱地进行的大田实验表明，AT1基因的利用能够使高粱籽粒增产20.1%，全株生物量(青贮用)增加近30.5%。随后进一步将AT1/GS3基因用于改善主要禾本科作物水稻、谷子和玉米等的耐盐碱性，在吉林大安盐碱地不同作物年增产约22.4-27.8%，在宁夏平罗盐碱地谷子增产19.5%。该团队同时研究发现，AT1基因的改造也能显著增强玉米在盐碱地的存活率。

耐盐碱甜高粱品种已推广50多万亩

谢旗研究员指出，为解决耐碱研究的材料选择瓶颈问题，本次研究采用起源于非洲中部贫瘠土地的高粱作为实验材料，土壤盐碱大跨度变化的环境，促使高粱通过进化形成高度丰富的耐碱性遗传资源。

近年来，他领导的研究组以高粱为主要研究材料，已取得系列重大突破，包括在国际上首次揭示鸟选择性取食不同品种高粱的机理和高粱种子包壳程度的调控机制，利用基因编辑技术培育出全球第一个稻花香型高粱新品系。

谢旗透露，这些成果为高粱的分子育种奠定了基础，其研究组目前已培育6个甜高粱国家登记品种，另有甜高粱及酿酒高粱品系正在审定。其中，所培育的耐盐碱甜高粱品种在中国东部、北部及西部盐碱地等贫瘠土地已推广和种植50多万亩，为中国脱贫攻坚及乡村振兴做出重要贡献。

研究团队航拍一处盐碱地画面。　中科院遗传发育所供图

他希望AT1基因研究成果后续能获得更广泛、更大规模的推广应用，让更多盐碱地变成粮仓，更好造福中国和世界。

中科院遗传发育所副所长黄勋研究员表示，为进一步构建盐碱地循环农业新范式，该所20余个团队依托山东东营基地，围绕抗盐碱作物种质资源收集、耐盐分子解析和品种选育、盐碱地栽培技术、盐碱地循环农业新模式等开展系统性研究工作，未来还将通过多学科联合攻关，突破盐碱地综合利用的重大科学问题和关键技术瓶颈，为保障粮食安全做出新的更大贡献。(完)

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