中國科學家發現作物「俠義」基因 花期「按需抗冷」護航糧安

 【中新社北京六月四日電】(記者 孫自法)全球氣候變化引發環流異常造成劇烈的溫度波動與不可預測的冷害,嚴重影響農作物花期發育,導致減產而嚴重威脅糧食安全,如何破解和有效應對,一直以來廣受關注。

 中國科學家歷時八年持續攻關,最近在作物基因組發現長期被註釋為「功能未知」的小肽基因(RGF),其「平時深藏不露,冷害挺身而出」的獨特表達模式,被研究人員形象稱為「俠義」基因,可通過基因編輯+人工智能的一套「組合拳」,實現「按需抗冷」為糧食安全保駕護航。

 這項作物生育期冷害感知機制與韌性穩產設計育種領域取得的重大突破,由中國科學院遺傳與發育生物學研究所(遺傳發育所)、種子創新全國重點實驗室許操研究員帶領的智能育種攻關團隊與合作者共同完成,相關研究論文北京時間三日夜間在國際學術期刊《自然》上線發表。

 許操表示,本次研究發現首個作物生育期低溫感知的小肽信號,破解了作物生育期冷害韌性減損的「殺手鐧」機制,為應對氣候變化造成的農業災害、保障糧食安全提供新的基礎理論指導和育種改良基因資源。

 論文審稿人評價稱其為「一項令人振奮的創新性突破」,該研究貫通了實驗室的分子機制解析到田間的作物改良應用,既為應對氣候變化下的糧食安全和氣候韌性農業提供了有效方案,也為拓展作物種植區域,開發新糧倉提供新的理論依據和育種新路徑。

 《自然》同期發表的研究簡報和國際同行專家評論認為,該項基礎研究的原創發現和育種利用,是在全球氣候變化加劇的重重挑戰下,護航世界糧食安全的突破性進展,將引領作物育種基礎理論創新和育種技術應用。

 論文第一作者、中國科學院遺傳發育所博士後陳樹棟說,本項研究建立一套高效取樣分析方法,綜合運用傳感技術、多維組學、基因編輯和人工智能等技術手段,前後經過八年終於找到在基因組中被長期忽視的小肽基因。

 通過作物改良和多年多點多品種測產表明,激活「俠義」小肽基因的表達,在番茄中可挽回百分之卅三點九至百分之五十二點二的低溫冷害引起的產量損失;上調水稻中同源基因的表達可增強花粉低溫韌性,當前主栽高產商業化水稻品種可挽回百分之十八左右的低溫冷害引起的產量損失。目前,研究團隊正在拓展應用於大豆、玉米等作物的冷害減損改良。◇