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環(huán)境智能型育種新策略 助力作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)

2024-12-19 17:28:25來源：經(jīng)濟參考報  

記者近日從中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所獲悉，該所科研團隊成功開發(fā)出一種環(huán)境智能型育種新策略，使用自主研發(fā)的基因編輯技術(shù)為作物安裝“溫度感應(yīng)器”，培育的作物新種質(zhì)在正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下大幅增產(chǎn)，在高溫逆境下保持穩(wěn)產(chǎn)。

根據(jù)植物生理學(xué)經(jīng)典理論——“源庫”理論，植物體內(nèi)光合產(chǎn)物從“源”器官(如葉片)向“庫”器官(如根、莖、果實、種子)輸送和分配。而高溫等作物生長逆境會抑制這一過程，從而導(dǎo)致落花落果、籽粒空癟等問題，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。

“如果在作物調(diào)控‘源-庫’關(guān)系的關(guān)鍵樞紐基因中安裝‘溫度感應(yīng)器’，就會賦予作物實時感應(yīng)溫度變化進而自動優(yōu)化‘源-庫’分配的能力，從而培育出環(huán)境智能型高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)作物。”中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員許操說。

此項研究中，團隊使用自主研發(fā)的高效基因編輯工具，將番茄和水稻等植物基因中存在的熱響應(yīng)元件HSE，“敲入”調(diào)控“源-庫”關(guān)系的關(guān)鍵樞紐基因中，培育出番茄和水稻新種質(zhì)。

測試結(jié)果顯示，番茄新種質(zhì)在正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下產(chǎn)量提高14%至47%，在高溫逆境下比對照組增產(chǎn)26%至33%;水稻新種質(zhì)在正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下產(chǎn)量提高7%至13%，高溫逆境下比對照組增產(chǎn)25%。

多位業(yè)內(nèi)專家表示，此項研究創(chuàng)建了不同作物通用的環(huán)境智能設(shè)計育種技術(shù)體系，培育出“順境高產(chǎn)、逆境穩(wěn)產(chǎn)”的環(huán)境智能型作物，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)作物育種提供了新路徑，為作物單產(chǎn)提升和應(yīng)對氣候變化導(dǎo)致的作物減產(chǎn)提供了新思路。

此項成果論文已在國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》發(fā)表。

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