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【我国科学家发现水稻高产基因,高产早熟可同步实现】
#我国科学家发现水稻可实现高产早熟#
据中国农业科学院作物科学研究所消息,7月22日,《科学(Science)》杂志以研究长文的形式在线发表中国农业科学院作物科学研究所作物耕作与生态创新团队研究成果。科研团队从碳-氮协同调控作物产量出发,鉴定到水稻中一个重要转录因子OsDREB1C,发现该转录因子可同时提高水稻光合作用效率和氮素利用效率,显著提高作物产量。此外,OsDREB1C可使水稻提前抽穗,实现高产早熟。

据周文彬研究员介绍,水稻是全世界最重要的粮食作物之一,全球超过一半的人口将其作为主要食物来源。在人口持续增加和耕地面积减少条件下,高产是农业生产不懈追求的目标,但近年来作物单产增长缓慢,进一步提高粮食单产亟需新的途径和策略。众所周知,光合作用是地球上一切生命物质和能量的基础,植物通过光合作用将二氧化碳和水同化为有机物,完成碳的固定;另一方面,氮素是叶绿素、蛋白质、核酸及代谢物的重要组成成分,是作物生长发育必需的大量元素。光合碳同化及氮素吸收利用的过程紧密偶联,对作物生长发育和产量形成至关重要,作物碳-氮代谢协同是作物实现高产的基础。

中国工程院院士万建民认为,该项研究的重大突破之处不仅在于发现单一基因可同时调控多个重要生理途径,打破了长期存在于农业生产中的“高产”与“早熟”之间的矛盾;同时,该基因在不同作物中的功能保守性使其具有巨大的应用前景与发展潜力,对推动农业可持续集约化生产具有重要意义;更重要的是,该研究通过对三个生理过程——光合作用、氮素利用、开花的聚合调控从而实现高产高效的协同,为未来通过协同改良多个生理性状实现作物增产以及资源高效利用提供了新思路、新策略,将有力推动作物遗传育种以及作物生理学研究的发展。

中国科学院院士种康点评到,该研究以作物碳-氮代谢协同为思路,发现了OsDREB1C转录因子具有同时协同调控光合作用、氮素吸收利用以及抽穗期三个重要生理过程的功能,实现了作物“高产和氮素高效”、“高产和早熟”的双协同。这一通过单一基因改良多个生理性状、实现产量突破的创新性研究,对于作物遗传育种以及大田栽培耕作研究均具有重要的理论价值和指导作用。

作科所博士研究生魏少博和李霞博士为该论文的共同第一作者,周文彬研究员为通讯作者。此外,作科所的钱前院士、赵明研究员和路则府研究员,中国水稻研究所王丹英研究员和陈松研究员、中国农科院深圳农业基因组所的商连光研究员、上海师范大学的黄继荣教授和张辉教授、北京大学的周岳教授、上海植物生理生态研究所的王鹏研究员以及德国马普分子植物生理研究所的Ralph Bock教授参与了本研究。本研究得到了国家重点研发计划、中国农业科学院创新工程、中国农业科学院“青年英才计划”等项目的资助。