环境智能型育种新策略助力作物高产稳产

记者近日从中国科学院遗传与发育生物学研究所获悉，该所科研团队成功开发出一种环境智能型育种新策略，使用自主研发的基因编辑技术为作物安装“温度感应器”，培育的作物新种质在正常农业生产条件下大幅增产，在高温逆境下保持稳产。

根据植物生理学经典理论——“源库”理论，植物体内光合产物从“源”器官向“库”器官(如根、茎、果实、种子)输送和分配。而高温等作物生长逆境会抑制这一过程，从而导致落花落果、籽粒空瘪等问题，造成农业减产。

“如果在作物调控‘源-库’关系的关键枢纽基因中安装‘温度感应器’，就会赋予作物实时感应温度变化进而自动优化‘源-库’分配的能力，从而培育出环境智能型高产稳产作物。”中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员许操说。

此项研究中，团队使用自主研发的高效基因编辑工具，将番茄和水稻等植物基因中存在的热响应元件HSE，“敲入”调控“源-库”关系的关键枢纽基因中，培育出番茄和水稻新种质。

测试结果显示，番茄新种质在正常农业生产条件下产量提高14%至47%，在高温逆境下比对照组增产26%至33%；水稻新种质在正常农业生产条件下产量提高7%至13%，高温逆境下比对照组增产25%。

多位业内专家表示，此项研究创建了不同作物通用的环境智能设计育种技术体系，培育出“顺境高产、逆境稳产”的环境智能型作物，为高产稳产作物育种提供了新路径，为作物单产提升和应对气候变化导致的作物减产提供了新思路。

此项成果论文已在国际学术期刊《细胞》发表。