2019-12-03 09:16:00
將高光效位點導入到目前的水稻主栽品種中育成高光效新品種4份，具有高產(chǎn)、米質(zhì)優(yōu)、抗逆性強等優(yōu)良農(nóng)藝性狀
結(jié)合早代光合速率測定，培育出小偃108等高光效小麥新品系；育成了花后“源”功能顯著改良的鄭麥7698等
光合作用是地球上最重要的化學反應，是人類食物和能源的主要來源，也是農(nóng)作物產(chǎn)量形成的基礎。作為973項目首席科學家，中科院植物所研究員張立新集聚八家單位開展了“光合作用分子機制與作物高光效品種選育”工作。張立新向記者表示，對光合作用分子機理進行研究，目的在于挖掘作物光能利用潛力，為農(nóng)作物高光效遺傳改良及育種實踐提供理論指導和技術途徑。
通過五年的合作攻關，該研發(fā)團隊在《自然》《科學》等國際頂級專業(yè)雜志先后發(fā)表4篇研究文章，最近又在光合作用高光效基礎理論研究方面取得了突破進展。
挖掘光合生物的基因資源
利用晶體結(jié)構(gòu)解析以及冷凍電鏡技術，研究團隊通過對最原始的光合生物藍藻、紅藻、硅藻到高等植物的光合膜超分子復合物精細結(jié)構(gòu)解析，探索光合作用體系高效吸能、傳能的分子機理。
葉綠體的正常發(fā)育和功能維持是光合作用高效光能轉(zhuǎn)化和利用的必需條件。他們首次篩選出調(diào)控葉綠體發(fā)育的RNA分子伴侶蛋白BSF，揭示其對葉綠體mRNA穩(wěn)定性和翻譯活性的調(diào)控作用；發(fā)現(xiàn)參與PSI組裝調(diào)控的新關鍵因子Pyg7，并解析了Pyg7參與PSI復合物組裝調(diào)控的分子機理。
張立新說，這些基因資源的挖掘有助于深入了解植物葉綠體的生物發(fā)生機理，以及葉綠體響應外界環(huán)境變化維持高光效機理。
導入高光效基因?qū)崿F(xiàn)精準分子育種
在基礎理論研究的基礎上，研究團隊加強機理與應用相結(jié)合，著力于將光合作用基礎研究成果應用到稻麥等主要農(nóng)作物精準分子育種實踐中。
研究團隊建立了水稻高光效篩選平臺、挖掘出高光效最優(yōu)等位變異，將高光效位點導入到目前的水稻主栽品種中育成高光效新品種4份，光合作用效率平均提高10%以上，具有高產(chǎn)、米質(zhì)優(yōu)、抗逆性強等優(yōu)良農(nóng)藝性狀。
同時，研究團隊通過定向改良，在小麥優(yōu)良農(nóng)藝性狀選擇的基礎上，結(jié)合早代光合速率測定，選擇高光合速率單株以及高代群體光合測定進而培育高產(chǎn)品種的育種策略，培育出小偃108等高光效小麥新品系；育成了花后“源”功能顯著改良的鄭麥7698等，并榮獲了2018年國家科技進步二等獎。
張立新表示，隨著遺傳學、分子生物學、基因組學、蛋白組學和代謝組學等相關技術在光合作用研究領域的運用，光合作用的許多生理生化過程已經(jīng)從分子水平得到揭示，正孕育著一系列重大突破。提高作物光合作用效率在保障糧食安全，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展上具有巨大應用前景。（據(jù)《科技日報》）
返回頂部