北京時間 7 月 22 日凌晨，國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）以研究長文的形式在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所周文彬研究員團隊在水稻中研究發(fā)現(xiàn)的一個重要基因：OsDREB1C。

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這是我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的又一個作物高產(chǎn)基因，將為全球水稻和其他作物增產(chǎn)帶來新的曙光。該基因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。為作物大幅度增產(chǎn)和減少氮肥施用、實現(xiàn)“綠色高效”提供了可行的解決方案。

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，打破了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長期存在的“高產(chǎn)不早熟、早熟不高產(chǎn)”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>

OsDREB1C 轉(zhuǎn)錄因子的分子與生理作用機制

論文通訊作者周文彬表示，從我國的糧食生產(chǎn)情況來看，2030 年我國人口預(yù)計達 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。

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、促進作物碳氮代謝協(xié)同，從而實現(xiàn)作物高產(chǎn)高效，是當前農(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，周文彬團隊利用 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行篩選，最終在水稻中鑒定到這一高產(chǎn)基因。

研究團隊成員在水稻田間進行插秧工作

科研團隊于 2018-2022 年間在北京、杭州、三亞的多年多點田間試驗發(fā)現(xiàn)，在北京長日照條件下，在水稻品種“日本晴”中過表達該基因，水稻可較野生型提前抽穗 13-19 天，平均增產(chǎn) 59.3%。研究人員進一步在主栽水稻品種秀水 134 中進行了功能驗證，杭州大田試驗表明，在秀水 134 中過表達該基因，可使抽穗期至少提前 2 天，平均增產(chǎn) 35.2%。

OsDREB1C 過表達材料提前成熟（右側(cè) OsDREB1C 過表達材料，左側(cè)對照）

專家們認為，該項成果的育種應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是一個非常漫長的過程，希望團隊繼續(xù)協(xié)同攻關(guān)。同時也呼吁有關(guān)部門加大支持，促進該項成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

《科學(xué)》期刊論文評審專家認為，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。“這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?！?/p>

標簽： 田間試驗 平均增產(chǎn) 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院