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中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所謝旗研究員科研團隊與國內(nèi)多家科研機構(gòu)和院校合作，經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn)主效耐堿基因AT1，可以顯著提升高粱、水稻、小麥、玉米、谷子等作物在鹽堿地上的產(chǎn)量，且在改良鹽堿地的綜合利用中具有重大應(yīng)用前景。這一科研成果于北京時間3月24日在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表。
中科院遺傳發(fā)育所等單位組成的科研團隊使用起源于非洲中部貧瘠土地的高粱作為實驗材料，采用混合堿研究方法來調(diào)節(jié)堿度進行實驗，通過全基因組大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，從中發(fā)現(xiàn)了主效耐堿基因AT1，該基因與水稻的粒形調(diào)控基因GS3同源，首次揭示了作物耐堿的分子機制。
中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員 謝旗：一般的話，植物或者作物，它都有適應(yīng)環(huán)境的基因組的變化、進化。所以我們采集了不同地方的種子資源來，我們把它放在高鹽堿的土地里面，有一些就能生長，有一些就不生長，然后這些高粱又有基因組的數(shù)據(jù)，把基因組的數(shù)據(jù)再通過計算把它關(guān)聯(lián)到一起，抗鹽堿的和不抗鹽堿的，一做個比較就發(fā)現(xiàn)，有基因發(fā)生了突變，所以就是這樣來從高粱中第一個發(fā)現(xiàn)這個基因是跟耐堿相關(guān)。
在理論突破的基礎(chǔ)上，科研人員對高粱進行了耐鹽堿育種生產(chǎn)實踐研究，在寧夏平羅鹽堿地進行的大田實驗表明，AT1基因的利用能夠使高粱籽粒增產(chǎn)20.1%，青貯用全株生物量增加近30.5%。科研人員進一步將AT1基因用于改良主要禾本科作物，例如水稻、小麥、玉米、谷子等的耐鹽堿性。在吉林大安鹽堿地的多年實驗表明，水稻可增產(chǎn)22.4%—27.8%，在寧夏平羅鹽堿地，谷子增產(chǎn)19.5%，同時，AT1基因的改造也能顯著增強玉米在鹽堿地的存活率。
聯(lián)合國糧農(nóng)組織調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，截至2015年，全球超過10億公頃鹽漬化土壤因鹽堿程度過高而不能被有效利用，其中堿化土約占鹽漬化土壤的60%。科研人員預(yù)測，如果全球20%鹽堿地利用該基因，可每年為全球增產(chǎn)至少2.5億噸糧食，從而提高鹽堿地的作物產(chǎn)能。
中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員 謝旗：我們國家又有15億畝鹽堿地，比起我們的18億畝耕地來說也是少不了多少，假如把這個鹽堿地能用上產(chǎn)糧食，這個對我們國家的糧食安全就有了保障。
（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉 賀學(xué)國）
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