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从迷你水稻到抗倒伏谷子:小薇跨界之旅造就谷子的“绿色革命”

近日,我校姜亮研究员联合崖州湾国家实验室,在国际期刊《Advanced Science》在线发表题为“SiDT1Defines Plant Architecture Reminiscent of Green Revolution in Foxtail Millet”研究论文。该研究从暴风雨中表现突出的抗倒伏材料sidt1入手,通过图位克隆、基因编辑、激素测定、体外酶活分析等实验手段表明sidt1赤霉素合成受阻并间接干扰到独脚金内酯信号通路,引发其矮化同时促进分蘖发生,实现“一因多效”整体抗倒伏性状,重塑这一古老旱地作物的“绿色革命”新篇章。

近年来,受全球气候变暖影响,极端天气愈发频繁,我国主汛期雨带持续北移,这一趋势对我国华北、东北地区的农业生产造成了直接冲击。谷子是中国北方旱作农业的“当家品种”——耐旱、耐瘠、喜干燥,千百年来与“十年九旱”的黄土高原相伴而生。然而主雨带持续北移正在打破这种古老的平衡,谷子种植正在经历一场深刻的气候适应之变,选育抗倒伏品种已成为保障谷子产业稳定的当务之急。

研究团队紧跟生产实际,利用山西省丰富的种质资源,发现sidt1在极端暴风雨天气倒伏率仅3%,分蘖数是野生型2.2倍,株型紧凑;在45-60株/平方米高密度种植条件下,亩产量与主栽高秆品种持平,且小米蛋白、氨基酸、淀粉等核心品质指标无显著差异,适配联合收割机作业,解决了谷子“头重脚轻”、风雨天易倒伏的生产痛点。在此基础上,团队借助基因编辑技术创制了多个SiDT1的等位,创制出有效穗数增多的新种质。

特别值得一提的是,SiDT1与迷你型水稻“小薇”的核心株型调控基因是同源基因。这一成果延续我国在禾本科模式植物领域的创新优势,实现了从水稻到谷子的跨物种创新应用,展现了我国在植物功能基因组学和生物育种领域持续不断的自主创新能力,也为培育更多高产、优质、绿色的新型作物品种奠定了坚实基础。

我校农学院吕建珍研究员为本论文的第一作者,程金金博士、胡振副研究员为论文共同第一作者。姜亮研究员、孔照胜教授以及崖州湾国家实验室钱前院士为论文的共同通讯作者。研究得到了中国科学院遗传与发育生物学研究所植物激素平台的大力支持。该研究获得国家自然科学基金、山西农业大学高层次人才专项等项目的资助。

初审:范晓峰 复审:乔奕宁 终审:王鹏
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