記者近日從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所了解到,歷經(jīng)7年時間努力,周文彬研究員團(tuán)隊在水稻中研究發(fā)現(xiàn)了水稻高產(chǎn)基因OsDREB1C。該基因能夠同時提高光合作用效率和氮素利用效率,在節(jié)肥的同時顯著提高作物產(chǎn)量。7月22日,相關(guān)研究成果在國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志以研究長文的形式在線發(fā)表。
據(jù)了解,近年來作物單產(chǎn)增長緩慢,同時,氮肥作為農(nóng)作物增產(chǎn)的重要措施之一,過量施用導(dǎo)致土壤酸化、水體富營養(yǎng)化等環(huán)境污染問題。
在作物大幅度增產(chǎn)的同時實現(xiàn)氮肥高效利用,是當(dāng)前農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中的前沿和熱點(diǎn)。
經(jīng)過多年研究,周文彬團(tuán)隊在水稻中鑒定到一個同時受光和低氮誘導(dǎo)表達(dá)的基因OsDREB1C。研究發(fā)現(xiàn),它能夠同時提高水稻光合作用效率和氮素利用效率,可顯著提高作物產(chǎn)量并高效利用氮肥,還可使水稻提前抽穗,縮短生長周期,實現(xiàn)“高產(chǎn)早熟,綠色高效”。
據(jù)悉,2018年至2022年間,團(tuán)隊在北京、三亞、杭州的多年多點(diǎn)田間試驗發(fā)現(xiàn),增強(qiáng)該基因表達(dá)可使水稻產(chǎn)量較野生型提高30%以上,氮肥利用效率提高25.8%至56.6%,并縮短水稻生長周期。
過表達(dá)材料(左)、野生型(中)、基因敲除材料(右)田間表型對比。(受訪者供圖)
研究還發(fā)現(xiàn),該基因在小麥中同樣具有高產(chǎn)早熟的功能。通過在普通小麥品種“Fielder”中表達(dá)該基因進(jìn)行功能驗證,可使小麥田間增產(chǎn)20%左右,早熟3天至6天。
《科學(xué)》雜志一位評審專家認(rèn)為,作者對OsDREB1C基因進(jìn)行了細(xì)致深入的分析,出色完成了大量的田間試驗工作,包括不同作物、不同地點(diǎn)的多年田間試驗,呈現(xiàn)了全面的研究結(jié)果。
中國科學(xué)院院士楊維才表示,長期以來,育種家一直在尋找同時具備高產(chǎn)和高效的基因資源。OsDREB1C基因的發(fā)現(xiàn),具有重要的科學(xué)價值和應(yīng)用前景,其應(yīng)用可能將對水稻和其他作物的改良,提供新的基因資源,促進(jìn)高產(chǎn)高效作物新品種的培育。