農(nóng)作物高光效研究實(shí)現(xiàn)從“0”到“1”源頭創(chuàng)新

從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院發(fā)布的《基礎(chǔ)研究提升作物種業(yè)科技競(jìng)爭(zhēng)力》中獲悉，在國(guó)家科技計(jì)劃項(xiàng)目長(zhǎng)期布局和支持下，我國(guó)作物種業(yè)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，突破了一系列重要科學(xué)問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)。其中，合成生物學(xué)推動(dòng)高光效和生物固氮等重大科學(xué)問(wèn)題研究，提出新的解決路徑，驅(qū)動(dòng)從“0”到“1”的源頭創(chuàng)新。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所所長(zhǎng)李新海表示，通過(guò)提高光合效率來(lái)增加產(chǎn)量潛力，將開(kāi)啟第三次綠色革命。“十三五”期間，在作物高光效的生物學(xué)基礎(chǔ)研究方面，科學(xué)家對(duì)比碳三、碳四植物葉片結(jié)構(gòu)，揭示碳四解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和生化途徑進(jìn)化的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，模擬碳四植物高光效回路的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并優(yōu)化了6條新的光合作用通路，創(chuàng)制了一批具有類(lèi)碳四結(jié)構(gòu)、光合效率提升的水稻材料。

他介紹，在人工固氮體系研究方面，我國(guó)科學(xué)家完成了首個(gè)根際聯(lián)合固氮菌的全基因組分析，鑒定了參與固氮調(diào)控的新型非編碼RNA（核糖核酸）；首次解析了光依賴(lài)型類(lèi)固氮酶的三維晶體結(jié)構(gòu)，重構(gòu)了根際聯(lián)合固氮基因表達(dá)調(diào)控通路和碳代謝抑制調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；創(chuàng)建了耐銨泌銨功能模塊與人工抗逆高效固氮體系，建立了根際微生物互作、智能傳感與氣候變化模擬等裝置結(jié)合的田間評(píng)價(jià)技術(shù)平臺(tái)。相關(guān)成果發(fā)表在Nature（《自 然》）、PNAS（《美國(guó)科學(xué)院院刊》）等權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上。利用生物固氮部分或完全替代化學(xué)氮肥，可為實(shí)施藏糧于地戰(zhàn)略，保障糧食安全和生態(tài)安全提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。