中国青年报客户端北京7月22日电（中青报·中青网记者 邱晨辉）我国在作物科学基础研究领域迎来一项重要发现。中国农业科学院作物科学研究所周文彬研究员领衔，在水稻中研究发现了水稻高产基因OsDREB1C，能够同时提高光合作用效率和氮素利用效率，可显著提高作物产量，该因子还可使水稻提前抽穗，缩短生育期。
7月22日，这一研究成果在国际学术期刊《科学》以研究长文的形式在线发表。中国科学院院士、中国农业科学院作物科学研究所所长钱前表示，口粮绝对安全是保障中国粮食安全的关键，不断提高作物单产水平是解决粮食缺口的重要途径。该研究在作物中发现可协同调控多个重要生物学途径的单一基因，使作物同时实现高产、早熟以及氮素高效利用，为作物高产和减少氮肥施用、实现“绿色高效”提供了可行的解决方案，对于未来作物新品种和新种质的培育以及大田栽培耕作模式的变革具有重要的理论价值。
OsDREB1C促进水稻高产早熟。中国农业科学院作物科学研究所供图
20世纪60年代开始的绿色革命，通过作物品种选育以及栽培管理技术的提高，实现了作物产量大幅提升。然而，近年来作物单产增长缓慢，全球约24~39%的玉米、水稻、小麦以及大豆种植区域单产处于停滞不前甚至下降的态势。此外，施用氮肥是农作物增产的重要措施之一，我国是世界化肥消费第一大国，每年氮肥用量占世界总施用量的35%以上。近年来，大量氮肥的过量施用不仅没有带来作物产量的持续提高，反而导致了严重的环境污染问题。因此，进一步提高作物单产和氮肥利用效率需要新的途径和策略。
据周文彬介绍，在这项研究中，研究人员从光合碳同化和氮素吸收利用协同调控出发，以先前报道的潜在参与调控玉米光合作用的118个转录因子为切入点，通过分析它们在水稻中的同源基因在光下和低氮条件下的诱导表达情况，在水稻中鉴定到一个同时受光和低氮诱导表达的转录因子OsDREB1C。
研究发现，OsDREB1C基因能提高水稻光合作用效率和氮素利用效率。研究人员通过现代基因工程技术使OsDREB1C在水稻植株中提高该基因产物的表达量，发现增强该基因表达后的植株，较野生型光合碳同化速率显著提高，在光下生长速度更快，并且叶片中积累更多光合同化产物。同时，过表达植株对氮素的吸收转运能力增强，并能将更多的氮素分配到籽粒中，氮素利用效率显著提高。大田氮肥试验表明，在不施用氮肥条件下，OsDREB1C过表达植株产量已达到甚至高于野生型施用氮肥条件下的产量水平。
周文彬说，OsDREB1C基因可显著提高水稻产量。研究团队通过2018年至2022年间在北京、三亚、杭州的多年多点田间试验发现，在水稻品种“日本晴”中过表达OsDREB1C基因，较野生型可实现水稻显著增产，产量提高41.3~68.3%，收获指数提高40.3~55.7%；在栽培稻品种“秀水134”中过量表达该基因，较野生型产量提高30.1—41.6%，同时收获指数提高14.8—15.7%。
中国农业科学院作物科学研究所博士研究生魏少博和博士李霞为该论文的共同第一作者，周文彬为通讯作者。周文彬表示，未来，研究团队将继续强化基础研究，同时深入开展该基因产业化应用研究，与国内相关研究团队一起协同攻关，争取该基因早日应用，培育高产新品种，为国家粮食安全贡献力量。
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