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上海中科院将非洲稻基因导入我国水稻品种百蕊草

2020-03-05 16:42:44 百蕊草    上海    

沪上科学家在世界上首次发现农作物抗热基因位点

高温耐受研究成果还可用于草坪小麦玉米及其他怕热蔬菜

图:普通水稻   图:非洲基因稻

在高温条件下,导入不怕热基因的水稻产量大大高于普通水稻。

上海一带曾产国庆稻,每年十一即可吃到新鲜大米,但因饱受高温酷暑,常常产量不高、品质不佳;加之气候变暖,国庆稻如今已较少见,当年新米常在十一、二月才上市。而昨天,沪上林鸿宣院士团队透露,他们从非洲稻中发现了世界上首个农作物抗热基因位点——高温抗性1号基因,并且通过杂交方式导入中国稻种,掌握了防暑耐热新技能。不仅可让国庆稻安度酷暑、重回餐桌,还能用于草坪、小麦、玉米,以及其他怕热的蔬菜。

水稻是地球上半数以上人口的主粮,而全球遭到高温威胁的水稻栽种面积达6000万亩。气温每上升1摄氏度,水稻产量就可能下降10%。受到高温日逐年增多的极端天气影响,未来数十年世界粮食面临减产30%的风险,而粮食需求则可能翻番。2013年夏,上海松江农场的水稻结实率就因酷暑不到10%,几近绝收。

在中科院上海生科院植物生理生态研究所,植物分子遗传国家重点实验室林鸿宣院士领衔一支研究团队,历时7年终于在水稻功能基因组学领域取得重要进展,从数百个初选基因中锁定一个小小片段,第一次从作物中成功克隆了控制高温抗性的数量性状基因位点,将其命名为高温抗性1号基因(TT1)。相关研究成果刚刚在线发表于国际顶级遗传学杂志《自然遗传学》。

非洲稻长期野蛮生长,被人类驯化的历史只有2000年左右,尽管亩产远不及亚洲稻,却有很多抗热、抗旱、抗盐等抗逆基因,值得借鉴。团队中的博士生厉新民等人研究发现,这个来源于非洲稻的基因片段可在高温来临时,在几小时内快速启动响应机制。在高温条件下,通过杂交导入这一基因的水稻产量大大高于对照组,抽穗期产量达4倍,灌浆期产量达2倍多。

林鸿宣透露,这项研究通过多年田间杂交,已将非洲稻中抗高温能力很强的TT1基因导入我国栽培水稻品种,申请了基因专利,并形成稳定携带该基因的水稻品系。他表示,这样育种专家就能直接将本地各个水稻品种与之杂交,培育短短几代后,即可申请新品种。

掌握这种不怕热的基因资源后,他们还探讨了TT1在草坪草种和十字花科等植物中的战高温效果,显示其均有加强高温耐受性的功能。这也提示,TT1在小麦、玉米等禾本科,以及大白菜、青菜等十字花科的抗高温育种中具有广泛应用潜力,夏天吃不大到绿叶菜的现状有望改观。

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