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记者从中科院获悉,中科院遗传与发育生物学研究所科研团队与中科院生物物理研究所、中科院东北地理与农业生态研究所合作中国科学院、中国农业大学以耐盐碱作物高粱为原料。 首次发现作物耐碱基因AT1及其作用机制。 田间试验证明,该基因可显着提高高粱、水稻、小米、玉米等耐盐碱作物的种质产量,在提高盐碱地综合利用方面具有重要的应用前景。

相关研究成果于北京时间2023年3月24日凌晨3点发表在《科学》杂志上。

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据联合国粮食及农业组织调查数据显示,截至2015年,全球有超过10亿公顷的盐碱地因盐碱度超标而无法得到有效利用,其中盐碱地占约占总数的60%。 如果这部分土地能够得到利用,全球粮食产量预计将大幅增加。

据专家介绍,盐碱地主要分为两大类:盐化土和盐碱土。 盐渍土主要含有NaCl、Na2SO4等中性盐,pH值接近中性。 目前,国际上植物耐盐性的研究方法比较成熟,研究力度集中,取得了很多成果。 然而,人们对植物(作物)的耐碱机制仍知之甚少。

针对这一问题,研究团队采取独特的方法,通过全基因组大数据关联分析,对耐盐碱差异较大的高粱资源进行分析,发现了与水稻粒形同源的主要耐碱基因AT1。调控基因GS3。 首次揭示了高等生物高盐碱抗性的分子机制,发现AT1在主要粮食作物水稻、玉米和小类作物谷子中的调控机制高度相似。

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协作团队在重大理论突破的基础上,开展高粱耐盐碱育种及改良工作。 在宁夏平罗盐碱地(pH 9.10)进行的田间试验表明,使用AT1基因可使高粱籽粒产量提高20.1%,全株生物量(用于青贮饲料)提高近30.5%。 AT1基因进一步用于提高水稻、小米、玉米等主要禾本科作物的耐盐碱能力。 吉林大安盐碱地(pH 9.17)、宁夏平罗盐碱地(pH 9.10)不同作物年产量增产约24.1-27.8%。 小米产量增产近19.5%。 研究还发现,对该基因进行修饰还可以显着提高盐碱地玉米的成活率。

研究人员预测,如果在全球20%的盐碱地种植AT1转基因作物,每年将使全球粮食产量至少增加2.5亿吨,从而提高盐碱地的容量。

中国科学院遗传与发育生物学研究所副所长黄迅表示,这一成果是针对我国重大农业生产需求,从基础研究出发解决实际问题的典型案例。

来源|人民日报客户端

编辑|孙利民

主编丨江林

监事丨钟倩

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作者 admin