環境智能型育種新策略 助力作物高產穩產

記者近日從中國科學院遺傳與發育生物學研究所獲悉，該所科研團隊成功開發出一種環境智能型育種新策略，使用自主研發的基因編輯技術為作物安裝“溫度感應器”，培育的作物新種質在正常農業生產條件下大幅增產，在高溫逆境下保持穩產。

根據植物生理學經典理論——“源庫”理論，植物體內光合產物從“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，從而導致落花落果、籽?？瞻T等問題，造成農業減產。

“如果在作物調控‘源-庫’關系的關鍵樞紐基因中安裝‘溫度感應器’，就會賦予作物實時感應溫度變化進而自動優化‘源-庫’分配的能力，從而培育出環境智能型高產穩產作物。”中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員許操說。

此項研究中，團隊使用自主研發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元件HSE，“敲入”調控“源-庫”關系的關鍵樞紐基因中，培育出番茄和水稻新種質。

測試結果顯示，番茄新種質在正常農業生產條件下產量提高14%至47%，在高溫逆境下比對照組增產26%至33%;水稻新種質在正常農業生產條件下產量提高7%至13%，高溫逆境下比對照組增產25%。

多位業內專家表示，此項研究創建了不同作物通用的環境智能設計育種技術體系，培育出“順境高產、逆境穩產”的環境智能型作物，為高產穩產作物育種提供了新路徑，為作物單產提升和應對氣候變化導致的作物減產提供了新思路。

此項成果論文已在國際學術期刊《細胞》發表。