【資料圖】

【科技前沿】

光明日?qǐng)?bào)北京7月22日電（記者楊舒）水稻能既高產(chǎn)又省肥，還早熟嗎？近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所周文彬團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜，在水稻基因組中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵基因OsDREB1C。田間試驗(yàn)顯示，這一基因不僅可以將水稻產(chǎn)量提高三成以上，同時(shí)可提高對(duì)土壤中氮素的利用效率，并使水稻提前抽穗早熟，從而實(shí)現(xiàn)“一箭三雕”的調(diào)控功能。

這一發(fā)現(xiàn)為培育更為高產(chǎn)、氮素高效利用和早熟的水稻品種提供了重要的基因資源，也為其他作物實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)和資源高效利用提供了潛在解決方案。相關(guān)論文于22日在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員周文彬介紹，當(dāng)前全球糧食安全問題日趨嚴(yán)峻，在有限的耕地面積下，不斷提高作物單產(chǎn)是解決問題的重要途徑。研究表明，作物的光合作用和氮素吸收利用對(duì)提高作物產(chǎn)量至關(guān)重要。然而，過量施用化肥也會(huì)帶來資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問題。因此，在作物大幅增產(chǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)氮素的高效利用，是當(dāng)前國際農(nóng)業(yè)科研的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。此外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)期存在著“高產(chǎn)不早熟，早熟不高產(chǎn)”的矛盾，若能實(shí)現(xiàn)作物早熟，也有利于后續(xù)其他農(nóng)作物的連作，提高種植效率。

本次研究中，研究團(tuán)隊(duì)歷時(shí)7年，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，基因OsDREB1C在水稻中猶如一個(gè)“分子開關(guān)”，可以顯著提高水稻的光合作用和氮素利用效率，同時(shí)調(diào)控水稻開花時(shí)間，提前抽穗。進(jìn)一步的田間試驗(yàn)證明，在水稻品種中增強(qiáng)表達(dá)這種基因，可使水稻產(chǎn)量提高30%以上，氮素利用效率提高25%以上，水稻抽穗期明顯縮短。《科學(xué)》評(píng)審意見認(rèn)為：“該研究的增產(chǎn)效果是了不起的、激動(dòng)人心的并具有潛在影響力的，如果將其應(yīng)用到實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，必將進(jìn)一步推動(dòng)水稻的可持續(xù)集約化生產(chǎn)。”

近代以來，水稻產(chǎn)量的兩次突破均依賴于水稻半矮稈基因和野生稻雄性不育基因等重大基因的發(fā)現(xiàn)。中國科學(xué)院院士錢前認(rèn)為，能夠同時(shí)調(diào)控高產(chǎn)、減氮和早熟的基因少見，本次研究能夠從海量基因中發(fā)現(xiàn)這一關(guān)鍵基因，是原創(chuàng)性的重大理論突破，未來有賴于進(jìn)一步的生產(chǎn)試驗(yàn)和育種工作，將其盡快應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。

本次發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵基因不只限于水稻內(nèi)，還廣泛存在于玉米、小麥等作物基因組中。中國工程院院士萬建民指出，這一成果為農(nóng)作物品種改良提供了有潛在價(jià)值的重要基因，下一步還需要育種家來進(jìn)一步證實(shí)、完善。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所、中國水稻研究所、深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所、上海師范大學(xué)、北京大學(xué)、中科院上海植物生理生態(tài)研究所以及德國馬普分子植物生理研究所等7家單位共同參與了本次研究。

《光明日?qǐng)?bào)》（ 2022年07月23日?04版）