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◎ 科技日報記者 陸成寬

中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所謝旗團隊與中國農(nóng)業(yè)大學于菲菲團隊,、華中農(nóng)業(yè)大學歐陽亦聃團隊聯(lián)合十家科研單位合作,，找到了作物耐鹽堿的“密碼”,。他們發(fā)現(xiàn)了作物的主效控堿基因AT1及其作用機制,。

更重要的是,，鹽堿地實驗證明,，敲除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。該研究成果3月24日發(fā)表于《科學》和《國家科學評論》,。

圖片由中科院遺傳發(fā)育所提供

從高粱入手揭開耐堿奧秘

通過對高粱進行全基因組大數(shù)據(jù)關聯(lián)分析,，研究人員很快就發(fā)現(xiàn)一個主效調(diào)控耐堿的基因AT1，與水稻的粒形調(diào)控基因GS3同源,。同時,，利用特異性熒光探針系統(tǒng)，研究人員首次揭示了作物高抗鹽堿的分子機制,。

他們發(fā)現(xiàn),，在高鹽堿環(huán)境中，AT1基因通過調(diào)控水通道蛋白的磷酸化來調(diào)節(jié)水通道蛋白的活性,，并將多余的ROS（活性氧物質(zhì)）排到細胞外,，以降低作物的氧化應激反應。

另外,，研究人員還發(fā)現(xiàn)AT1在主要糧食作物水稻,、玉米、小麥及谷子的調(diào)控機制,，也與高粱相似,。

田間實驗增產(chǎn)效果顯著

在重大理論突破的基礎上，合作團隊也進行了大田試驗,。在寧夏平羅鹽堿地的實驗結果表明,，AT1基因的利用能夠使高粱籽粒增產(chǎn)20.1%，全株生物量增加近30.5%,。

同時,，研究人員進一步將AT1基因用于改善水稻、谷子和玉米等作物的耐鹽堿性,，在吉林大安鹽堿地,，水稻不同年份增產(chǎn)22.4%—27.8%,，在寧夏平羅鹽堿地谷子增產(chǎn)近19.5%。研究人員發(fā)現(xiàn),，敲除該基因也能顯著增強玉米在鹽堿地的存活率,。

研究人員預測，如果全球20%的鹽堿地種植AT1基因改良的作物,，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。該基因在提高作物耐鹽堿性方面有巨大的應用前景,，有望為支撐我國國家糧食安全及鹽堿地綜合利用的國家戰(zhàn)略發(fā)揮重要作用,。