在白花花的鹽堿地上，高粱、水稻等作物也能取得大豐(feng) 收。中國科學院遺傳(chuan) 與(yu) 發育生物學研究所研究員謝旗團隊與(yu) 中國農(nong) 業(ye) 大學教授於(yu) 菲菲團隊、華中農(nong) 業(ye) 大學教授歐陽亦聃團隊聯合十家科研單位合作，在高粱中發現了主效耐堿基因AT1，首次揭示了作物耐堿的分子機製，並將相關(guan) 理論成果應用到水稻、小麥、玉米、穀子等作物上，顯著提升了這些作物在鹽堿地的產(chan) 量。3月24日，相關(guan) 研究成果在《科學》《國家科學評論》雜誌發表。

　　鹽漬化土地分為(wei) 酸堿度為(wei) 中性、富含氯化鈉和硫酸鈉的鹽地，以及酸堿度呈堿性、富含碳酸鈉和碳酸氫鈉的蘇打鹽堿地。我國鹽堿地麵積高達1億(yi) 公頃，占世界鹽堿地總麵積的近十分之一，全球氣候的變化、淡水的缺乏及化肥的大量使用，使得可耕土地鹽漬化速度加快。謝旗團隊常年從(cong) 事植物的耐鹽堿研究。此前，全球關(guan) 於(yu) 植物耐鹽機製已有大量科研成果，但植物究竟如何耐堿，仍缺乏機製方麵的解讀。

　　“堿性土壤會(hui) 影響植物吸收各類營養(yang) 元素，導致其生長受抑製，就像是人吃不飽飯一樣沒有精神，慢慢枯萎凋亡。”謝旗將目光放在了起源於(yu) 非洲鹽堿地的高粱上，他帶領團隊對來自世界各地的高粱資源開展研究，利用高粱全基因組關(guan) 聯分析，經過數年的努力，終於(yu) 鎖定了耐鹽堿調控的關(guan) 鍵基因AT1。

　　什麽(me) 樣的植物會(hui) 更耐堿？謝旗團隊發現，在鹽堿環境下，植物細胞會(hui) 發生氧化應激反應，產(chan) 生有毒害作用的過氧化氫，最終導致植株死亡。當AT1基因被敲除後，細胞上水通道蛋白變得更“活潑”，將過氧化氫及時泵到細胞外，讓植株擁有更高的存活率和產(chan) 量。這一結論，首次揭示了作物耐堿的分子機製。

　　而將這項研究從(cong) 高粱推廣至其他作物的契機之一，來自一次機場的偶遇。2019年，謝旗和中科院院士、中科院遺傳(chuan) 發育所研究員李家洋在候機廳短暫交流時發現，AT1基因在李家洋團隊培育的水稻品種中也存在，它與(yu) 水稻的粒形調控基因GS3同源。謝旗團隊聯合多家單位不斷擴大實驗範圍，在水稻、玉米、小麥、穀子等作物上廣泛開展了AT1基因的功能驗證。

　　在寧夏平羅的鹽堿地，白花花的地麵仿佛剛剛下過一場雪。這裏的土壤酸堿度達8.5，屬於(yu) 堿性土壤，但改良了AT1/GS3基因的高粱、水稻、小麥、玉米、穀子，都能在這裏茁壯成長，均實現了產(chan) 量、生物量提升20%至30%。如果全球20%的鹽堿地能利用該基因資源，每年將增產(chan) 糧食約2.5億(yi) 噸。

　　多位植物、作物耐逆領域知名專(zhuan) 家評價(jia) 該成果稱，“該工作綜合多種前沿生物技術手段，在多種作物中揭示了耐鹽堿機理的重大科學問題”，“該遺傳(chuan) 學機製揭示了植物界基礎科學重大問題，是科學界的重大發現”。

　　“這項研究成果，正是麵向我國農(nong) 業(ye) 生產(chan) 重大需求，從(cong) 基礎研究著手，解決(jue) 實際問題的典型案例。”中科院遺傳(chuan) 發育所副所長黃勳說。研究團隊表示，AT1基因在提高作物耐鹽堿性方麵有巨大的應用前景，有望為(wei) 我國糧食安全發揮重要支撐作用。

　　記者 劉蘇雅