中新網(wǎng)北京3月24日電 (記者 孫自法)昔日荒蕪的鹽堿地，未來(lái)有望變成糧倉(cāng)嗎？中國(guó)科學(xué)家最新完成的一項(xiàng)作物基因研究，給出了肯定的答案。

　　成果在《科學(xué)》《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》發(fā)表

　　中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所(中科院遺傳發(fā)育所)謝旗團(tuán)隊(duì)與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)于菲菲團(tuán)隊(duì)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)歐陽(yáng)亦聃團(tuán)隊(duì)聯(lián)合十家科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)進(jìn)行合作研究，以耐鹽堿作物高粱為材料首次發(fā)現(xiàn)主效耐堿基因AT1并解析其作用機(jī)制，還通過(guò)鹽堿地大田實(shí)驗(yàn)證明，該基因可顯著提升高粱、水稻、玉米、小麥和谷子等作物在鹽堿地的產(chǎn)量，在改良鹽堿地的綜合利用中具有重大應(yīng)用前景。

　　聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，截至2015年，全球有超過(guò)10億公頃鹽漬化土壤因鹽堿程度過(guò)高而不能被有效利用，其中鹽堿化土約占鹽漬化土壤的60%。業(yè)界專家預(yù)測(cè)，如果全球20%鹽堿地利用中國(guó)科學(xué)家最新破解的主效耐堿基因AT1，可每年為全球增產(chǎn)至少2.5億噸糧食，從而提高鹽堿地產(chǎn)能，助力保障全球糧食安全。

　　中國(guó)科學(xué)家完成的這項(xiàng)作物耐堿基因研究重要成果論文，北京時(shí)間3月24日分別在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)和《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》(National Science Review)在線發(fā)表。多位植物(作物)耐逆領(lǐng)域知名專家評(píng)價(jià)認(rèn)為，該研究工作綜合多種前沿生物技術(shù)手段及在多種作物中揭示耐鹽堿的重大科學(xué)問(wèn)題；其遺傳學(xué)機(jī)制揭示了植物界基礎(chǔ)科學(xué)重大問(wèn)題，是科學(xué)重大發(fā)現(xiàn)；該研究涉及多種農(nóng)作物，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重大突破。

　　AT1基因?qū)χ饕Z食作物有效

　　謝旗研究員代表合作團(tuán)隊(duì)介紹說(shuō)，鹽堿地分為鹽化土壤和鹽堿化土壤兩種主要類型，目前全球在植物耐鹽研究方面方法較成熟且研究力量集中，已取得很多成果，但對(duì)于植物(作物)耐堿機(jī)制仍了解較少。

　　此次研究中，合作團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)全基因組大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析耐鹽堿差異大的高粱資源，發(fā)現(xiàn)一個(gè)主效耐堿基因AT1，該基因與水稻的粒形調(diào)控基因GS3同源，并首次揭示出作物高抗鹽堿的分子機(jī)制。另外，他們還發(fā)現(xiàn)AT1的調(diào)控機(jī)制在主要糧食作物水稻、玉米、小麥及谷子中也很相似。

　　在實(shí)現(xiàn)重大理論突破基礎(chǔ)上，合作團(tuán)隊(duì)對(duì)高粱進(jìn)行耐鹽堿育種改良，在寧夏平羅鹽堿地進(jìn)行的大田實(shí)驗(yàn)表明，AT1基因的利用能夠使高粱籽粒增產(chǎn)20.1%，全株生物量(青貯用)增加近30.5%。隨后進(jìn)一步將AT1/GS3基因用于改善主要禾本科作物水稻、谷子和玉米等的耐鹽堿性，在吉林大安鹽堿地不同作物年增產(chǎn)約22.4-27.8%，在寧夏平羅鹽堿地谷子增產(chǎn)19.5%。該團(tuán)隊(duì)同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，AT1基因的改造也能顯著增強(qiáng)玉米在鹽堿地的存活率。

　　耐鹽堿甜高粱品種已推廣50多萬(wàn)畝

　　謝旗研究員指出，為解決耐堿研究的材料選擇瓶頸問(wèn)題，本次研究采用起源于非洲中部貧瘠土地的高粱作為實(shí)驗(yàn)材料，土壤鹽堿大跨度變化的環(huán)境，促使高粱通過(guò)進(jìn)化形成高度豐富的耐堿性遺傳資源。

　　近年來(lái)，他領(lǐng)導(dǎo)的研究組以高粱為主要研究材料，已取得系列重大突破，包括在國(guó)際上首次揭示鳥(niǎo)選擇性取食不同品種高粱的機(jī)理和高粱種子包殼程度的調(diào)控機(jī)制，利用基因編輯技術(shù)培育出全球第一個(gè)稻花香型高粱新品系。

　　謝旗透露，這些成果為高粱的分子育種奠定了基礎(chǔ)，其研究組目前已培育6個(gè)甜高粱國(guó)家登記品種，另有甜高粱及釀酒高粱品系正在審定。其中，所培育的耐鹽堿甜高粱品種在中國(guó)東部、北部及西部鹽堿地等貧瘠土地已推廣和種植50多萬(wàn)畝，為中國(guó)脫貧攻堅(jiān)及鄉(xiāng)村振興做出重要貢獻(xiàn)。

　　他希望AT1基因研究成果后續(xù)能獲得更廣泛、更大規(guī)模的推廣應(yīng)用，讓更多鹽堿地變成糧倉(cāng)，更好造福中國(guó)和世界。

　　中科院遺傳發(fā)育所副所長(zhǎng)黃勛研究員表示，為進(jìn)一步構(gòu)建鹽堿地循環(huán)農(nóng)業(yè)新范式，該所20余個(gè)團(tuán)隊(duì)依托山東東營(yíng)基地，圍繞抗鹽堿作物種質(zhì)資源收集、耐鹽分子解析和品種選育、鹽堿地栽培技術(shù)、鹽堿地循環(huán)農(nóng)業(yè)新模式等開(kāi)展系統(tǒng)性研究工作，未來(lái)還將通過(guò)多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)，突破鹽堿地綜合利用的重大科學(xué)問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，為保障糧食安全做出新的更大貢獻(xiàn)。(完)