这次,科研人员选取了高粱作为耐碱性研究的实验作物,高粱相比于小麦和水稻具有更多优势:
高粱耐旱性强,对干燥与高温环境适应性更佳;而且具有极强的抗逆性,在恶劣环境中能够维持产量稳定,本身就能抵御一定的土壤盐碱化压力;高粱是短日照植物,光能利用率是普通农作物的2~3倍,单位产量更高;它的根系系统也十分发达强劲,能够渗入土壤,改善土壤结构并增加有机质含量。
高粱自身具备的种种优势使其成为了耐碱基因研究的理想作物。
科研人员收集了全球不同品系的高粱,对它们的耐碱程度进行了一一分析,最终发现了一个显著影响高粱耐碱性的基因,将其命名为AT1。
实验发现,AT1基因可以通过调控水通道蛋白的磷酸化应对盐碱环境的威胁,同时,当植物受到盐分胁迫时,会产生一种对自身有害的活性氧物质ROS,而AT1能够通过调节促进活性氧物质的外排,维持植物的健康生长。
令人兴奋的是,AT1基因不仅可以使高粱籽粒大幅增产,还可以投入水稻、小麦与玉米等主要粮食作物的耐碱性改良,使大部分禾本作物都得到增产。
粮食安全与全人类福祉这次在农作物耐碱基因的研究突破对于全人类来说都具有重大意义。
民以食为天,我国的15亿亩盐碱地中,至少有5亿亩可利用面积,是重要的后备耕地资源,也就是说,如果AT1耐碱基因研究投入应用,我国耕地面积将增加5亿亩,分布全国各地区的盐碱地都将得到高效利用,对于国家粮食安全产生积极影响:粮食产量将大幅度增加,农业战略储备与常备储备将更加充足,能够安全应对自然灾害、市场波动或突发事件引起的粮食短缺情况。
AT1基因对玉米、水稻等重要禾本作物的耐盐碱性调控都具有显著效果,玉米与水稻是人类最重要的粮食来源,全球总产量高居前两位,AT1基因改良后的作物如果能得到广泛推广,将极大地缓解全球粮食危机,拯救更多仍面临饥饿的贫困人口。