大国“粮”策丨天太热水稻也受不了,上海科学家种的新品系却增加了20%产量

2022-06-17 18:27

大国“粮”策丨天太热水稻也受不了,上海科学家种的新品系却增加了20%产量 本文来自东方前沿网

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  2013年的那个夏天,一直留在中国科学院分子植物科学卓越立异 中心林鸿宣院士的记忆深处。昔时 由于38℃及以上的高温天多达十几天,研究团队在松江农场种植的水稻,结实率还不到10%。

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  平均气温每升高1℃,会造成水稻、小麦、玉米等粮食作物3%~8%左右的减产。因此,多年来科学家一直在寻找水稻的“高温感触感染 器”,成为一个亟待霸占 的重大科学问题。 东方前沿网

  林鸿宣研究团队和上海交通大学林尤舜研究团队合作,揭示了水稻抗高温的新机制,同时发觉 了第一个潜在的水稻“高温感触感染 器”。2022年6月17日,该研究结果 在国际权威学术期刊《科学》揭橥 。 东方前沿网

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林鸿宣(后排左六)研究组 东方前沿网

  【高温不只 减少水稻产量,也造成口感下降】

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  不合 农作物在应对高温时有不合 的临界温度,比如 小麦在26℃、玉米在38℃,水稻在34℃,气温跨越 临界温度,则会产生 不合 水平 的减产。

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  高温对水稻生长发育的各时期都有危害,尤其是开花结实期,不只 减少水稻的总产量,也造成口感等品质下降。 www.qqlingdiw.cn

  全球气候变暖加剧了粮食平安问题。到2040年,预计平均气温将升高1.5-2.0℃,届时高温可能会使全球粮食减产30%-40%,全球水稻产量受到高温潜在威胁的面积约有400万公顷(6000万亩)。与此同时,人口増加导致粮食需求刚性増长,可能会引发一系列社会问题。

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  【具有普遍 应用前景和商业价值】

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  相比亚洲稻,非洲稻蕴含大量 富厚 的基因资源,能够有效抵抗 高温情况 。但其与亚洲稻的远缘杂交胜利 率太低,只有1%,只能获得 几粒种子,近乎“杂交不育”。

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  为了抓住这一“渺茫的希望”,研究团队用了三四年时间,通过一次次的杂交回交,把非洲稻的耐热基因片段胜利 导入亚洲稻中。

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  “高温是一个庞杂 的物理信号,要在植物细胞外面 找到感触感染 这一由物理信号转换为生物信号的感触感染 器,还要赓续 地通过实验重复验证出来,是我们遇到的一大挑战。”论文第一作者、中科院分子植物科学卓越立异 中心博士生张海(与上海科技大学联合培养)告诉 解放日报·上不雅 新闻记者。 copyright www.qqlingdiw.cn

  该研究团队经过7年的努力(加上遗传资料 构建,耗时近10年),终于胜利 分手克隆了水稻的一个抗高温新基因位点,并说明 了其调控高温抗性的新机制。 东方前沿网

  一般而言,有些抗逆基因会影响作物产量。但有意思的是,在正常田间条件下,这一抗高温基因对产量性状没有产生 负面的影响。“我们在农田搭建了塑料大棚,模拟高温情况 ,小面积区域试验结果显示,带有非洲稻抗热基因的水稻新品系在高温下增加了20%的产量。”林鸿宣说。 copyright www.qqlingdiw.cn

  除了水稻,研究人员还可以把这一基因应用于小麦、玉米、大豆以及蔬菜等作物的抗高温育种改进 ,维持其在极端高温下的产量稳定,具有普遍 应用前景和商业价值。 copyright www.qqlingdiw.cn

  【记者手记】 本文来自东方前沿网

  去年十月,解放日报·上不雅 新闻记者在松江区泖港镇的实验农场采访,偶遇了林鸿宣院士。其时 ,他头戴凉帽 ,脚蹬雨鞋,俨然一个农民的样子。多年来从播种、插秧、采样、不雅 察表型到收种,这些事情他都亲力亲为。

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林鸿宣院士在田间不雅 察水稻性状表型

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  在中科院分子植物卓越中心主任韩斌院士眼中,林鸿宣是该所“最高产的科学家之一”。作为分子遗传学领域的领军人物,2009年他被选 为中国科学院院士后依然垦植 不辍,几乎每年都揭橥 重要学术结果 。

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  对于研究的科学问题,林鸿宣有着一种高度的“专注力”,他总是想方设法要把它琢磨透。多年来,科学家一直在寻找水稻的“高温感触感染 器”,他率领 团队前后用了10年时间,终于取得了突破。 内容来自www.qqlingdiw.cn

  林鸿宣喜欢“啃硬骨头”,总是选择农业上的重大科学问题作为主攻偏向 。除了抗高温,他还和水稻的抗旱、耐盐较上了劲。这些都是科学难题,但一旦突破,可能就会给水稻育种带来转变 ,从而影响我们的生活。 copyright www.qqlingdiw.cn

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