新華社北京3月24日電(記者張泉、宋晨)我國科學家首次發(fā)現(xiàn)作物主效耐堿基因AT1，并揭示了其作用機制。大田實驗結果證明，利用該基因可顯著提升高粱、水稻、小麥、玉米、谷子等作物在鹽堿地的產量，有望大幅提升鹽堿地綜合利用水平。

  該研究由中科院遺傳發(fā)育所謝旗研究員、中國農業(yè)大學于菲菲教授、華中農業(yè)大學歐陽亦聃教授等領銜的科研團隊與多家合作單位共同完成，相關成果24日在學術期刊《科學》和《國家科學評論》發(fā)表。

  “世界范圍內存在數(shù)億公頃的鹽堿地，優(yōu)質耐鹽堿作物品種的培育與推廣種植，將有效提升鹽堿地產能，對于保障全球糧食安全意義重大。”謝旗介紹，目前，全球在作物耐鹽研究方面已取得大量成果和進展，但在作物耐堿機制方面，仍知之甚少。

  實驗材料的選擇是開展研究的關鍵。據介紹，此前的研究中，由于常用的擬南芥等模式植物起源于非堿地，耐堿遺傳信息可能存在缺陷，從而導致相關研究未有突破。對此，本研究采用高粱作為實驗材料?！案吡黄鹪从诜侵拗胁控汃ね恋?，土壤鹽堿大跨度變化的環(huán)境促使高粱通過進化形成了高度豐富的耐堿性遺傳資源。”謝旗說。

  研究團隊對高粱遺傳資源進行了全基因組大數(shù)據關聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)一個主效耐堿基因AT1，該基因與水稻的粒形調控基因GS3同源，團隊揭示了作物耐鹽堿的分子機制。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，AT1/GS3基因在主要糧食作物水稻、小麥、玉米、谷子中的調控機制也高度類似。

  在理論突破的基礎上，團隊利用AT1基因對相關作物進行了耐鹽堿育種改良并開展大田實驗。在寧夏平羅鹽堿地，高粱籽粒增產20.1%，谷子增產19.5%；在吉林大安鹽堿地，水稻增產22.4%至27.8%；AT1基因也能顯著提高玉米在鹽堿地的存活率。

  《科學》雜志審稿人認為，該研究綜合運用了多種前沿生物技術，在多種作物中揭示了耐堿機制的科學問題，是科學界的重大發(fā)現(xiàn)，擁有巨大的應用前景。