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全球可增产2.5亿吨粮食!只因我国科学家找到了“它”

 作者:陆成宽 来源:科技日报 发布时间:2023/3/24 9:18:21 字体大小:

365体育投注:遗传与发育生物学研究所谢旗团队与365体育投注: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单位合作,找到了作物耐盐碱的“密码”。他们发现了作物的主效控碱基因AT1及其作用机制。

更重要的是,盐碱地实验证明,敲除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。该研究成果3月24日发表于《科学》和《国家科学评论》。

从高粱入手揭开耐碱奥秘

通过对高粱进行全基因组大数据关联分析,研究人员很快就发现一个主效调控耐碱的基因AT1,与水稻的粒形调控基因GS3同源。同时,利用特异性荧光探针系统,研究人员首次揭示了作物高抗盐碱的分子机制。

他们发现,在高盐碱环境中,AT1基因通过调控水通道蛋白的磷酸化来调节水通道蛋白的活性,并将多余的ROS(活性氧物质)排到细胞外,以降低作物的氧化应激反应。

另外,研究人员还发现AT1在主要粮食作物水稻、玉米、小麦及谷子的调控机制,也与高粱相似。

田间实验增产效果显著

在重大理论突破的基础上,合作团队也进行了大田试验。在宁夏平罗盐碱地的实验结果表明,AT1基因的利用能够使高粱籽粒增产20.1%,全株生物量增加近30.5%。

同时,研究人员进一步将AT1基因用于改善水稻、谷子和玉米等作物的耐盐碱性,在吉林大安盐碱地,水稻不同年份增产22.4%—27.8%,在宁夏平罗盐碱地谷子增产近19.5%。研究人员发现,敲除该基因也能显著增强玉米在盐碱地的存活率。

研究人员预测,如果全球20%的盐碱地种植AT1基因改良的作物,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。该基因在提高作物耐盐碱性方面有巨大的应用前景,有望为支撑我国国家粮食安全及盐碱地综合利用的国家战略发挥重要作用。

来源:科技日报 陆成宽

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