中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)讓農(nóng)作物抗熱又高產(chǎn)的“多效基因”

隨著全球氣候持續(xù)變暖，農(nóng)作物絕收的風(fēng)險(xiǎn)越來越高。如何讓農(nóng)作物抗熱、抗病又高產(chǎn)？多年來科學(xué)家一直“束手無策”。

近日，中科院上海生科院植物生理生態(tài)研究所何祖華課題組，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)功能強(qiáng)大的“多效基因”——ER基因，它既能讓農(nóng)作物耐高溫、抗病、高產(chǎn)，又能提高農(nóng)作物的水分利用率、促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育。

這一研究成果為農(nóng)作物、園林植物的高效育種提供了重要技術(shù)手段。該論文已在線發(fā)表于國(guó)際頂尖期刊《自然－生物技術(shù)》。

前人研究認(rèn)為，讓農(nóng)作物同時(shí)具備“多重功效”是一項(xiàng)基本不可能完成的任務(wù)：擁有抗高溫、抗病蟲等特效功能的農(nóng)作物，要么“發(fā)育不良”植株不飽滿，要么“發(fā)育緩慢”高產(chǎn)難保證。

對(duì)此，經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)十余年的持續(xù)攻關(guān)，何祖華團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，植物“擬南芥”中的ER基因擁有強(qiáng)大的特異功能，它好像給植物細(xì)胞涂了一層防曬、抗病的保護(hù)膜，讓細(xì)胞膜更加完整，不易破裂，植株發(fā)育更健康飽滿。

由此，何祖華團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，不僅是擬南芥，水稻、番茄、玉米等農(nóng)作物中也有ER系列基因的存在。

“我們?cè)陂L(zhǎng)沙、武漢、上海等多地種植了具有更高活性的ER基因水稻。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)普通水稻已經(jīng)在高溫下枯死的時(shí)候，攜帶更高活性ER基因的水稻仍然可以獲得40%以上的結(jié)實(shí)率?！焙巫嫒A說。此外，ER基因還能讓植物的水分利用率提高50%。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，ER基因是一個(gè)具有重要生物意義的基因位點(diǎn)?？梢钥隙?，未來ER基因在包括水稻在內(nèi)的單子葉糧食作物以及包括番茄在內(nèi)的雙子葉經(jīng)濟(jì)作物等不同農(nóng)作物的抗高溫、抗病育種中都將有廣泛的應(yīng)用潛力。