近日,中國農業科學院作物科學研究所水稻優異種質資源發掘與創新利用創新團隊水稻基因資源創新研究組受邀在《植物科學趨勢(Trends in Plant Science)》上發表了題為“利用植物激素油菜素甾醇推動新綠色革命”的綜述文章,闡述了下一代綠色革命作物品種應當具備高產、穩產的特點,同時需要更少的化肥、農藥、水資源以及人力投入等觀點。文章還指出,利用油菜素甾醇基因資源創制下一代綠色革命作物品種具有巨大潛力,但仍面臨重要挑戰,并針對性地提出了四種有效解決策略。
對重要農作物品種中油菜素甾醇基因定制化設計,將有助于滿足未來輕簡栽培與機械化農業需要,對作物高產、穩產以及種植過程中化肥、農藥、水資源以及人力投入的減少起到重要作用。近年來,利用油菜素甾醇基因在不同作物中進行遺傳改良的做法取得了顯著成效,展現了廣闊的發展潛力和應用前景。
該文章為有效解決油菜素甾醇的功能多向性帶來的負效應提出了以下發展策略:一是挖掘功能特異基因,對激素信號下游特異組分、激素基因家族成員、組織特異性表達激素基因進行系統鑒定和功能解析;二是鑒定優異等位變異,充分利用野生種、地方種、現代種等豐富的作物種質資源,解析自然群體中的優異激素基因資源;三是創制有利可用突變,深入解析激素基因啟動子結構特征、基因和蛋白修飾位點以及功能活性區等,利用現代基因編輯技術進行精準改造;四是優化激素空間分布,深入了解激素在植物體內的分布和調控機制,通過操控激素轉運子或代謝基因,實現激素在特定時空范圍內發揮功能。這四種策略之間存在密切的相互關系,可為作物其它相關領域研究提供有益參考。
該研究得到了“十四五”國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國農業科學院科技創新工程等項目支持。
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