实现环境智能型高产稳产 中国科学家新成果开启作物育种新时代

中新社北京12月14日电 (记者 孙自法)民以食为天，食以粮为先。长期以来，粮食安全议题在全球广受关注，助力农作物高产稳产相关技术研发进展也备受瞩目。

中国科学院遗传与发育生物学研究所(遗传发育所)许操研究员团队基于植物生理学经典理论“源库理论”，通过持续攻关让理论成为现实，最新研发出不同作物通用的高产稳产快速育种技术体系——“环境智能型高产—稳产作物育种新策略”，由此开启环境智能型高产稳产作物育种新时代。

中国科学家在高产稳产作物育种核心技术上取得这项重大突破的相关成果论文，北京时间12月14日凌晨在国际著名学术期刊《细胞》上线发表。业内专家称，该研究开辟了环境智能精准设计育种新路径，将为突破作物高产稳产育种瓶颈，保障粮食安全提供全新育种策略。

许操研究员展示使用环境智能育种全新技术生产的番茄。(资料图，中国科学院遗传发育所供图)

论文通讯作者许操研究员指出，此次研究发布的环境智能育种全新策略，通过建立包括环境响应顺式调控元件筛选、靶向位点选择、瞬时表达验证、基因编辑器改造、种质测产与性状评价等一系列方法在内的高产稳产快速育种技术体系，首次在主要粮食和蔬菜作物中同时实现“顺境增产，逆境稳产”环境智能型作物种质的快速创制。

“环境智能型高产—稳产作物育种新策略”系统为精准敲入环境感应分子开关、培育顺境高产逆境稳产的气候韧性作物铺平了道路，也为植物发育环境适应机制的基础研究提供了高效的基因编辑工具和可行的技术体系。

许操介绍说，“源库理论”是植物光合作物产物分配和作物产量形成的生理学基础，从1928年提出距今已有近百年历史。基于该理论，中国科学院遗传发育所智能设计育种科技攻关团队聚焦细胞壁蔗糖转化酶这类源库关系调控的关键枢纽基因，突破高效基因敲入技术难题，为细胞壁蔗糖转化酶基因植入了在植物基因中广泛存在的热响应元件分子开关，使作物获得感应温度变化自动“扩库畅流”的能力。

研究团队在温室、大棚、大田等不同栽培模式条件下，对番茄多年多点单产测试发现，顺境条件下，使用环境智能育种全新技术可使番茄产量提高14%—47%；高温逆境下，该方法培育的番茄种质比对照增产26%—33%，可挽回高温胁迫造成的56.4%—100%的产量损失，而且改良后的番茄果实均一度、糖度等品质性状在相应条件下显著提高。

通过关键技术拓展，研究团队进一步在单子叶植物水稻中测试环境智能育种策略在高产稳产育种中的应用潜力。经过多年多点水稻单产测试表明，顺境条件下，该方法可使水稻产量提高7%—13%；高温逆境下，热响应元件分子开关精准敲入的水稻品种比对照增产25%，可挽回高温胁迫造成的41%的稻米产量损失。

许操研究员长期从事作物发育环境适应性机理与设计育种研究。他透露，该团队已将新成果应用于大豆、小麦、玉米等作物，有望快速培育顺境高产、逆境稳产的新种质。(完)