端牢中国饭碗!我国科学家有了重要发现
"高产" 与"早熟" ,在传统的农业生产中是一组矛盾的词。
因为实现高产的前提条件是要有一定的生物量,而一定的生物量,必须要有一定的生长周期,生长周期短,生物量小。所以,一般条件下,高产和生育期呈负相关,生育期短、早熟的作物产量低,生育期长的作物产量高。
而2022年7月,中国科学家发表在国际学术期刊《科学》上的研究中发现的水稻高产基因OsDREB1C打破了这个矛盾 ,那么,基因OsDREB1C为何可以打破农业生产"高产不早熟,早熟不高产"的传统,让水稻实现既高产又早熟呢?
01
水稻产量影响因素
要想揭开基因OsDREB1C让水稻实现高产的秘密,我们不妨先了解水稻产量的影响因素。
水稻产量的物质来源主要是光合产物,其通过叶片中的叶绿素吸收光能,把二氧化碳和水合成有机物,然后输送给植物的其他部位 。在植物生长前期的营养生长阶段,光合产物主要是提供植物生长所需要的蛋白质与能量。开花以后,植物进入了生殖生长阶段,叶片中合成的光合产物,以及储存在茎秆中的光合产物向籽粒运输。
所以,产量的形成离不开光合作用合成的有机物,它通过一系列的运输,最后储存在籽粒里面。
图片来源:作者提供
农作物产量,涉及到这些影响光合产物合成、运输到分配、储存各个环节的各种因素。因此,影响到这些过程中的各种因素都可能会让产量发生变化。而新发现的水稻高产基因OsDREB1C可以影响光合产物合成等因素,表现为提高光合作用效率和氮素利用效率 ,显著提高水稻产量。
02
水稻如何实现高产
对于植物而言,氮是不可缺少的,与光合作用具有密切关系,会影响光合作用的效率。同时,氮是构成蛋白质的主要成分,对茎叶的生长等有重要作用。
如果土壤里面的氮肥不够,或者是植物吸收的氮不够,它的光合作用和各方面的生长就会受到影响。而基因OsDREB1C是一个氮高效基因 ,哪怕土壤里面只有少量的氮,它都能充分利用。
除此之外,如果氮元素的利用效率不高,大量使用氮肥容易造成浪费,不但增加农民的种植成本,还会造成环境污染。育种家致力于在育种上挖掘氮高效基因,实现"减氮不减产",从而为减少农民种植成本,为实现"生态友好型"水稻高产提供保证。
图片来源:作者提供
03
水稻如何实现早熟
水稻生殖生长期包括孕穗期、抽穗开花期和灌浆结实期。
抽穗开花期是指稻穗从顶端剑叶茎鞘里抽出到开花齐穗这段时间,一般5-7天。水稻开花早晚受负责调节成花素的基因影响 ,成花素是相当于诱导开花的一种物质,其含量越高,抽穗与开花就越早。这次发现的基因OsDREB1C也是调节成花素的基因,能提高成花素的含量 ,使水稻表现出抽穗提早,生育期缩短,导致早熟,从而打破了"高产"与"早熟"的矛盾,让水稻实现既高产又早熟。
图片来源:作者提供
04
水稻高产基因为何如此神通广大?
植物的性状是由很多基因相互作用形成的,一个性状就有一个基因阵容,像是一个系统的通路。
而新发现的水稻高产基因OsDREB1C是一个转录因子 ,它就像是一个"分子开关",在这个通路的最上面,下面有控制光合作用、氮素吸收利用以及开花等途径的很多基因,这个基因的表达量提高以后,通过基因调控的网络 ,把下游的光合作用基因、氮吸收高效利用基因以及影响抽穗期的基因都启动了,从而协同调控水稻的光合效率、氮素利用效率以及抽穗期。
图片来源:作者提供
05
如何推广应用?
高产基因的发现是进行高产育种的前提条件,但基因OsDREB1C最后能不能在高产中应用,还需要克服很多困难。
育种,首先需要创制亲本材料。可以通过杂交的方式,把带有这个基因的水稻作为一个供体,与不同地区的主栽品种进行杂交 。把OsDREB1C这个基因导入到不同的品种背景中,一方面可以验证它在不同品种背景中的增产效果,另一方面可以创制适应不同生态区的高产的材料。
或者通过基因编辑的方式来实现,如果基因编辑能够成功,可能离应用就是最近的。如果通过基因编辑把这个基因的表达量提高,哪怕是达到一半的效果,在育种方面产生的助力就非常可观了。
图库版权图片,不授权转载
水稻高产基因的发现打破了长期存在于农业生产中"高产"与"早熟"之间的矛盾。同时,在不同作物中也具有很大的应用前景,将为实现种业振兴提供支持,为保障国家粮食安全、保护环境做出贡献。
"一粥一饭当思来之不易",今天是世界粮食日 ,让我们一起感谢为我国粮食安全做出努力的科学家们,也要时刻记得,节约粮食,避免浪费 。
出品 科普中国
作者 郭容羽 钰青 北京科影艺林团队
审核 徐建龙 中国农业科学院作物科学研究所二级研究员
监制 中国科普博览
选送单位:中国科学院计算机信息网络中心
本文封面图片及文内图片来自版权图库
图片内容不授权转载
原创图文转载请后台回复"转载"
零跑C11推增程版,20万元预售价有竞争力吗?零跑C11定位新能源中型SUV,上市后价格也和其他电动汽车一样,受制于电池和芯片等成本上升,价格也是越卖越贵,但并没有影响到零跑C11的畅销。据统计,零跑C11刚上市时豪华版指导价
30万扑街报告论单机玩家的自我修养22年十二月份,开书第二本,因为扑街,所以也没必要隐藏什么。书名网游开局获得一把gm神剑12月3号开书,24号验证期。话不多说,大家看12月的数据。12月阅读总结24号之前,都是单
SE发布最终幻想16典藏版展示短片售价2500元SE近日发布了一段最终幻想16典藏版的展示视频,其中介绍了典藏版所包含的各种独家内容,该典藏版售价10990新台币(约合人民币2478元),预计6月22日发售,登陆PS5。视频典藏
春节旅游全线回暖,锦江旗下酒店暖心服务获住客好评今年春节至元宵的旅游消费呈长尾效应,很多人将假期延长,享受了三年来的首次长假。据锦江酒店(中国区)经营数据显示,旗下酒店近日在大理乐山三亚自贡西双版纳北海等地的整体入住率始终保持高
日式恐怖新作卡拉OK特别好评!6大结局剧透分析曾开发夜勤事件地狱钱汤等多款日式恐怖游戏的开发商ChillasArt十分高产的在本月又推出了一款新作,名为卡拉OK(TheKaraoke)。目前本作在Steam上的评价为特别好评,
品牌鼎桥Mate50系列亮相采用华为logo配置相同鼎桥通信技术有限公司早前曾发布了几款手机,外观和华为之前发布的部分机型一样,但采用鼎桥的logo并支持5G,属于华为智选品牌,现据鼎桥官方宣布,鼎桥行业终端Mate50系列登场。从
热血传奇黑暗光年万能合成石有哪些用途在黑暗光年游戏里,万能合成石是打装备必不可少的一种特殊道具,而很多新手玩家,不知道这种道具的获得途径及其使用方法的。下面我们就一起来认识下这种道具吧。黑暗光年万能合成石是一种红色珠
创作游戏影音全拿捏!这些笔记本电脑配件你都安排了吗?又到了开学季,相信很多同学开始准备提新装备了吧本篇,小优也为大家分享几款数码配件,让笔记本电脑游戏手机用起来更加顺手,无论是学习创作还是游戏影音娱乐,都能轻松拿捏!一USB4全功能
热血传奇黑暗光年永恒秘宝的获得方法分享在黑暗光年游戏里,永恒秘宝是非常稀有的一种贵重材料。既然是贵重材料,相信大家都会在追求这种道具的,那么黑暗光年永恒秘宝是怎么样获得的呢?接着我们就一起来了解下吧。黑暗光年永恒秘宝是
鱿鱼游戏编剧分析参赛者反派分析?如何定义正反派?在很多故事剧情,都会有正反派,正派通常是指主角方,因为主角有大量的时间可以描写,更多时间拉近观众的距离,产生共情,一旦产生共情后,观众就会站在主角的一边,如果有其他
热血传奇黑暗光年金箍棒怎么获得金箍棒合成规则介绍金箍棒乃是是太上老君所炼制的神兵,具有灵性,无需魔力驱动,后为孙悟空所用。在黑暗光年游戏里,金箍棒散落在这片三界大陆,勇士们可以四处寻觅这种神兵,来武装自己提升战力。那么黑暗光年金