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“农作物耐盐碱机制解析及应用”入选2023年度中国科学十大进展
2024年2月29日，国家自然科学基金委员会发布了2023年度“中国科学十大进展”，其中，作物科学领域研究成果“农作物耐盐碱机制解析及应用”入选。该成果由中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗、中国农业大学于菲菲、华中农业大学欧阳亦聃等研究团队联合攻关，在粮食作物耐盐碱领域取得重要突破。
图1 AT1 的遗传修饰增强植物碱性环境的耐受性（来源：Science）
我国有15亿亩盐碱地未被有效利用，通过培育耐盐碱农作物，可提高盐渍化土地产能，将为我国粮食安全提供有效保障。尽管学术界对于植物耐盐性有较深入认知，但对植物耐碱胁迫的认识严重不足，这阻碍了耐盐碱作物的培育。通过对耐盐碱差异大的高粱资源全基因组大数据进行关联分析，研究团队发现一个主效耐碱相关基因AT1，编码G蛋白亚基。不同的AT1基因突变型在调控这一过程中发挥决定作用，为作物耐碱理论研究提供了新视角。研究还发现在水稻、玉米及小作物谷子等主要粮食作物中AT1调控机制也是类似的，为主要作物的耐盐碱分子育种奠定了理论基础。
图2 利用AT1成果培育的甜高粱在宁夏平罗盐碱地生长情况（来源：中国科学院院刊）
在取得理论突破的基础上，团队对高粱进行耐盐碱育种改良。在宁夏平罗盐碱地进行的田间实验表明，AT1基因的利用能够使高粱籽粒产量和全株生物量增加。AT1基因还可用于改善主要禾本科作物水稻、小麦、小米和玉米等的耐盐碱性。