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重大发现 水稻罕见高产基因可显著提升产量(3)

OsDREB1C的发现,给破解这些难题带来了曙光。

田间漫长的验证

鉴定完成后,是更加漫长的试验过程。

周文彬告诉记者,团队科研人员选取了两个品种做试验,一个是日本晴,这是水稻研究中的模式作物,因为它的全基因组序列已经测序完成,是优良的试验对象。另一个品种,是当前生产中正在使用的“秀水134”,这是一种常规粳稻品种,亩产可以达到600公斤。

在北京顺义的作科所基地中,目前正种植着其中一种试验材料——日本晴。尽管还在苗期,但稻田中的作物长势,已经可以用肉眼分辨出来。

周文彬告诉记者,通过现代基因工程技术手段,科研人员构建了敲除该基因的材料以及过表达的材料,将它们和未进行操作的野生型进行对比。

结果显示,过表达该基因的水稻材料,在光下的生长速度比野生型更快,光合作用速率显著提升,籽粒的灌浆速率更快。与此同时,在大田试验中,科研人员还发现,过表达材料对氮素的利用效率显著提升,在不施氮、中等施氮、高氮肥的三块试验田中,在不施氮肥的条件下,过表达材料的产量可以达到甚至超过中等施氮条件下野生型的产量。

“我们有望实现减氮高产的目标。”周文彬说。

在北京、杭州、三亚等地,科研人员进行了多年、多点的田间试验,结果发现,在日本晴过表达OsDREB1C之后,在北京可以实现显著增产,小区增产幅度达41.3%-68.3%。而秀水134在杭州可以实现30.1%-41.6%的增产。同时,两种试验材料,均有不同程度的早熟效果。

水稻增产的新途径?

周文彬表示,新的研究,创新了作物高产的理论,同时也证实了一个基因调控多种生理功能的可能,OsDREB1C在水稻中的过表达,具有光合效率高效、氮肥高效、早熟的三重效果,在提升水稻产量、降低氮肥使用、解决作物复种中茬口偏紧等实际农业生产问题中,都有重要的作用。此外,OsDREB1C在小麦中也同样存在高产早熟的保守性功能,使其具有广泛应用潜力和发展前景。

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