光明網(wǎng)訊（記者宋雅娟）7月22日，國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員周文彬領(lǐng)銜的研究成果，該團(tuán)隊(duì)在水稻中發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)基因（OsDREB1C），它能夠提高光合作用效率和氮素利用效率，同時(shí)使水稻提前抽穗，縮短生育期，能顯著提高水稻產(chǎn)量。

中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所萬建民對(duì)此評(píng)價(jià)認(rèn)為，該項(xiàng)研究的重大突破之處不僅在于發(fā)現(xiàn)單一基因可同時(shí)調(diào)控多個(gè)重要生理途徑，打破了長期存在于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的“高產(chǎn)”與“早熟”之間的矛盾?！盀槲磥硗ㄟ^協(xié)同改良多個(gè)生理性狀實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)以及資源高效利用提供了新思路、新策略，將有力推動(dòng)作物遺傳育種以及作物生理學(xué)研究的發(fā)展?！?/p>

水稻是全世界最重要的糧食作物之一，全球超過一半的人口將其作為主要食物來源。在人口持續(xù)增加和耕地面積減少條件下，持續(xù)提高作物產(chǎn)量是全世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最主要的目標(biāo)。

(資料圖)

“在有限耕地面積的情況下，提高作物單產(chǎn)是確保糧食安全的主要途徑?！闭撐耐ㄓ嵶髡咧芪谋虮硎?，從我國的糧食生產(chǎn)情況來看，2030年我國人口預(yù)計(jì)達(dá)14.5億，這就要求我國水稻、小麥、玉米等主要作物的生產(chǎn)能力提高20%以上。

光合作用是地球上一切生命物質(zhì)和能量的基礎(chǔ)，植物通過光合作用過程將二氧化碳同化為有機(jī)物，完成碳的同化；另一方面，氮素是葉綠素、蛋白質(zhì)、核酸及代謝物的重要組成成分，是作物生長發(fā)育必需的大量元素。光合碳同化及氮素吸收利用過程緊密偶聯(lián)，對(duì)作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成至關(guān)重要，作物碳-氮代謝協(xié)同是作物實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的基礎(chǔ)。

周文彬表示，“如何在提高作物光合作用效率的同時(shí)，提高氮素利用效率、促進(jìn)作物碳氮代謝協(xié)同，從而實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)高效，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域重要的科學(xué)問題之一?！?/p>

也是基于這一目標(biāo)，周文彬團(tuán)隊(duì)利用7年的時(shí)間，在此前的研究基礎(chǔ)上，從118個(gè)潛在調(diào)控光合作用的基因中進(jìn)行篩選，最終在水稻中鑒定到這一高產(chǎn)基因。

過表達(dá)OsDREB1C在田間促進(jìn)水稻增產(chǎn)和早熟

研究發(fā)現(xiàn)，該基因過表達(dá)水稻植株較野生型光合碳同化速率顯著提高，在光下生長速度更快，并且葉片中積累更多光合同化產(chǎn)物，籽粒灌漿速率加快。同時(shí)，過表達(dá)植株對(duì)氮素的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力增強(qiáng)，并能將更多的氮素分配到籽粒中，氮素利用效率顯著提高。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，過量表達(dá)該基因可使水稻抽穗期提前，并縮短整個(gè)生育周期。

SCIENCE期刊論文評(píng)審專家認(rèn)為，作者出色地完成了大量的田間試驗(yàn)工作，包括不同作物、不同地點(diǎn)的多年田間試驗(yàn)，呈現(xiàn)了全面而可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該研究結(jié)果是了不起的、激動(dòng)人心的并具有潛在影響力的，如果將其應(yīng)用到實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，必將進(jìn)一步推動(dòng)水稻等作物的可持續(xù)集約化生產(chǎn)。

中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院植物研究所研究員種康評(píng)價(jià)此項(xiàng)成果時(shí)說，該基因具有同時(shí)協(xié)同調(diào)控光合作用、氮素吸收利用以及抽穗期三個(gè)重要生理過程的功能，實(shí)現(xiàn)了作物“高產(chǎn)和氮素高效”、“高產(chǎn)和早熟”的雙協(xié)同。“這一通過單一基因改良多個(gè)生理性狀、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量突破的創(chuàng)新性研究，對(duì)于作物遺傳育種以及大田栽培耕作研究均具有重要的理論價(jià)值和指導(dǎo)作用?！?