中新社北京12月14日電 (記者 孫自法)民以食為天，食以糧為先。長期以來，糧食安全議題在全球廣受關注，助力農作物高產穩(wěn)產相關技術研發(fā)進展也備受矚目。
中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所(遺傳發(fā)育所)許操研究員團隊基于植物生理學經典理論“源庫理論”，通過持續(xù)攻關讓理論成為現(xiàn)實，最新研發(fā)出不同作物通用的高產穩(wěn)產快速育種技術體系——“環(huán)境智能型高產—穩(wěn)產作物育種新策略”，由此開啟環(huán)境智能型高產穩(wěn)產作物育種新時代。
中國科學家在高產穩(wěn)產作物育種核心技術上取得這項重大突破的相關成果論文，北京時間12月14日凌晨在國際著名學術期刊《細胞》上線發(fā)表。業(yè)內專家稱，該研究開辟了環(huán)境智能精準設計育種新路徑，將為突破作物高產穩(wěn)產育種瓶頸，保障糧食安全提供全新育種策略。
許操研究員展示使用環(huán)境智能育種全新技術生產的番茄。(資料圖，中國科學院遺傳發(fā)育所供圖)論文通訊作者許操研究員指出，此次研究發(fā)布的環(huán)境智能育種全新策略，通過建立包括環(huán)境響應順式調控元件篩選、靶向位點選擇、瞬時表達驗證、基因編輯器改造、種質測產與性狀評價等一系列方法在內的高產穩(wěn)產快速育種技術體系，首次在主要糧食和蔬菜作物中同時實現(xiàn)“順境增產，逆境穩(wěn)產”環(huán)境智能型作物種質的快速創(chuàng)制。
“環(huán)境智能型高產—穩(wěn)產作物育種新策略”系統(tǒng)為精準敲入環(huán)境感應分子開關、培育順境高產逆境穩(wěn)產的氣候韌性作物鋪平了道路，也為植物發(fā)育環(huán)境適應機制的基礎研究提供了高效的基因編輯工具和可行的技術體系。
許操介紹說，“源庫理論”是植物光合作物產物分配和作物產量形成的生理學基礎，從1928年提出距今已有近百年歷史?；谠摾碚?，中國科學院遺傳發(fā)育所智能設計育種科技攻關團隊聚焦細胞壁蔗糖轉化酶這類源庫關系調控的關鍵樞紐基因，突破高效基因敲入技術難題，為細胞壁蔗糖轉化酶基因植入了在植物基因中廣泛存在的熱響應元件分子開關，使作物獲得感應溫度變化自動“擴庫暢流”的能力。
研究團隊在溫室、大棚、大田等不同栽培模式條件下，對番茄多年多點單產測試發(fā)現(xiàn)，順境條件下，使用環(huán)境智能育種全新技術可使番茄產量提高14%—47%；高溫逆境下，該方法培育的番茄種質比對照增產26%—33%，可挽回高溫脅迫造成的56.4%—100%的產量損失，而且改良后的番茄果實均一度、糖度等品質性狀在相應條件下顯著提高。
許操研究員(右二)與科研團隊圍繞使用環(huán)境智能育種全新技術生產的番茄進行交流討論。(資料圖，中國科學院遺傳發(fā)育所供圖)通過關鍵技術拓展，研究團隊進一步在單子葉植物水稻中測試環(huán)境智能育種策略在高產穩(wěn)產育種中的應用潛力。經過多年多點水稻單產測試表明，順境條件下，該方法可使水稻產量提高7%—13%；高溫逆境下，熱響應元件分子開關精準敲入的水稻品種比對照增產25%，可挽回高溫脅迫造成的41%的稻米產量損失。
許操研究員長期從事作物發(fā)育環(huán)境適應性機理與設計育種研究。他透露，該團隊已將新成果應用于大豆、小麥、玉米等作物，有望快速培育順境高產、逆境穩(wěn)產的新種質。(完)