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)研究所萬建民對此評價認(rèn)為，該項研究的重大突破之處不僅在于發(fā)現(xiàn)單一基因可同時調(diào)控多個重要生理途徑，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)同改良多個生理性狀實現(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嵶髡咧芪谋虮硎荆瑥奈覈募Z食生產(chǎn)情況來看，2030年我國人口預(yù)計達(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，提高氮素利用效率、促進(jìn)作物碳氮代謝協(xié)同，從而實現(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)隊利用7年的時間，在此前的研究基礎(chǔ)上，從118個潛在調(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，過表達(dá)植株對氮素的吸收轉(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，并縮短整個生育周期。

SCIENCE期刊論文評審專家認(rèn)為，作者出色地完成了大量的田間試驗工作，包括不同作物、不同地點的多年田間試驗，呈現(xiàn)了全面而可靠的實驗結(jié)果。該研究結(jié)果是了不起的、激動人心的并具有潛在影響力的，如果將其應(yīng)用到實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，必將進(jìn)一步推動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價此項成果時說，該基因具有同時協(xié)同調(diào)控光合作用、氮素吸收利用以及抽穗期三個重要生理過程的功能，實現(xiàn)了作物“高產(chǎn)和氮素高效”、“高產(chǎn)和早熟”的雙協(xié)同?！斑@一通過單一基因改良多個生理性狀、實現(xiàn)產(chǎn)量突破的創(chuàng)新性研究，對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值和指導(dǎo)作用?！?