科学网 22-07-22 17:12
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#我国科学家发现水稻高产基因# 从绿色革命改良作物株型,到杂交水稻大面积推广,粮食单产增长了一倍多。然而,此前研究表明,全球约24~39%的玉米、水稻、小麦以及大豆种植区域单产处于停滞不前甚至下降的态势。

7月22日,《科学》在线发表了中国农业科学院作物科学研究所研究员周文彬团队在水稻中发现的高产基因(OsDREB1C),它能够同时提高光合作用效率和氮素利用效率,可提高作物产量30%以上。

《科学》论文评审专家认为,该团队出色地完成了大量的田间试验工作,包括不同作物、不同地点的多年田间试验,呈现了全面而可靠的实验结果。该研究结果是了不起的、激动人心的、并具有潜在影响力的,如果将其应用到实际农业生产中,必将进一步推动水稻等作物可持续集约化生产。

“其实我们筛选到的是一个明星基因。”周文彬告诉记者,转录因子OsDREB1C在拟南芥等模式植物中备受关注,但此前并没有科学家关注它与粮食作物产量关系。

论文共同第一作者、作科所李霞博士告诉《中国科学报》,他们在不同的作物中对转录因子OsDREB1C进行了增强基因表达的操作,并观察他们的田间表现。

论文共同第一作者、作科所博士研究生魏少博负责管理田间实验。他告诉记者,2018年至2022年,该团队在北京、三亚、杭州进行了多年多点田间试验。

结果显示,在水稻品种“日本晴”中过表达OsDREB1C基因,比对照组产量提高41.3~68.3%;在南方栽培稻品种“秀水134”中过量表达该基因,较对照组产量提高30.1~41.6%。

“该基因的增产幅度特别大,这是很少见的。”美国国家科学院院士朱健康希望,未来能把这个基因应用在生产上,让育种家和农民都能够用到它,真正在田里看到这么高产的水稻或者其他的作物。

与此同时,这一款明星基因还可提高水稻氮素利用效率。过表达OsDREB1C基因可使水稻对氮素的吸收和转运能力增强,将更多的氮素分配到籽粒中,氮素利用效率较对照组提高25.8~56.6%。

“在不施用氮肥条件下,OsDREB1C基因过表达植株的产量已达到甚至高于对照组在施用氮肥条件下的产量水平,实现了‘减氮高产’。”李霞说。

然而,OsDREB1C基因的“能力”并没有止步于此——它还可以促进水稻早开花早结实提前收获。魏少博介绍,在北京,过表达OsDREB1C基因水稻日本晴可较对照组提前抽穗13~19天;在杭州可让“秀水134”抽穗期至少提前2天。全文:http://t.cn/A6aRzXdZ