作物增产30%以上!Science:中国科学家发现“明星基(2)

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摘要：然而，联合国粮农组织的数据显示，近年来受新冠肺炎疫情、极端气候、地缘冲突等影响，全球饥饿人口持续上升，2021年世界受饥饿影响的人数达8.28亿。

然而，联合国粮农组织的数据显示，近年来受新冠肺炎疫情、极端气候、地缘冲突等影响，全球饥饿人口持续上升，2021年世界受饥饿影响的人数达8.28亿。

提高作物单产是确保粮食安全主要途径

同时，近年来作物单产增长已进入一个平台期，受气候变化影响，有的地区甚至出现了单产下降的趋势。

文 | 《中国科学报》记者 李晨

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%。

“因此，同时提高作物产量和氮素利用效率需要新的途径和策略。”周文彬说。

中国工程院院士万建民说，该研究的重要性不仅在于发现单一基因可同时调控多个重要生理途径，打破长期存在于农业生产中的“高产”与“早熟”的矛盾，而且在于OsDREB1C基因在不同作物中的保守性功能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。

此外，施用氮肥是农作物增产的重要措施之一。近年来，大量氮肥的过量施用不仅没有带来作物产量的持续提高，反而导致了严重的环境污染问题，如土壤酸化、水体富营养化、温室气体排放等。

“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的关系。

未来世界人口将持续增长，预测到本世纪中叶，粮食产量至少要增加50%~60%才能满足需求，因此需要持续提高作物单产水平。

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基因的水稻“日本晴”可较对照组提前抽穗13~19天;在杭州，过表达OsDREB1C基因可让“秀水134”抽穗期至少提前2天。

田间应用尚待时日

《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试验结果。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实现可持续集约化生产。

结果发现，该基因在小麦中同样具有高产早熟的功能，可让小麦田间增产17.2%~22.6%，早熟3~6天。

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。

上世纪60年代开始的以矮化育种为特征的“绿色革命”，通过引入矮秆基因改良作物株型，以及提高栽培管理技术，使全世界水稻产量翻了一番。而由袁隆平院士主导培育的杂交水稻的大面积推广应用，实现了作物增产20%以上。

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试验。据他介绍，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。

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。

然而，这是一项极具挑战性的工作。“只要有1%的希望我们就要尝试。”周文彬带领团队从他“执着”了20余年的光合作用研究入手。

过表达OsDREB1C基因的“日本晴”水稻高产早熟。受访者供图

文章来源：《山西农业科学》 网址: http://www.sxnykx.cn/zonghexinwen/2022/0728/834.html

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