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7月22日，國際著名學術期刊《科學》上發表研究論文，中國農業科學家在水稻中研究發現了水稻高產基因（OsDREB1C），該基因可使農作物提高光合作用效率和氮素利用效率，同時使水稻提前抽穗，縮短生育期。研究由中國農科院作科所周文彬團隊領銜，與國內外相關團隊合作，歷時7年完成，為培育更加高產、氮肥高效以及早熟的作物品種提供了重要基因資源，為實現作物高產和資源高效利用提供了潛在的解決方案，對未來作物生產方式變革具有重要的理論價值和指導作用。

OsDREB1C基因能提高水稻光合作用效率和氮素利用效率。研究發現，OsDREB1C基因過表達植株較野生型光合碳同化速率顯著提高，在光下生長速度更快，并且葉片中積累更多光合同化產物。同時，過表達植株對氮素的吸收轉運能力增強，并能將更多的氮素分配到籽粒中，氮素利用效率顯著提高。大田氮肥試驗表明，在不施用氮肥條件下，OsDREB1C過表達植株產量已達到甚至高于野生型施用氮肥條件下的產量水平。

過表達OsDREB1C可使水稻抽穗期提前，并縮短整個生育周期。試驗表明，在北京種植條件下，過表達OsDREB1C 水稻（日本晴）可較野生型提前抽穗 13~19 天；在栽培水稻品種“秀水 134”中過表達該基因，抽穗期可至少提前2天。

水稻產量理論上可提高30%以上。團隊通過 2018 年至2022 年間在北京、三亞、杭州的多年多點田間試驗發現，在水稻品種“日本晴”中過表達 OsDREB1C 基因，較試驗對照可實現水稻顯著增產，產量提高41.3~68.3% ，收獲指數提高40.3~55.7%；在栽培稻品種“秀水134”中過量表達該基因，較試驗對照產量提高 30.1~41.6%，同時收獲指數提高 14.8~15.7%。

OsDREB1C基因在小麥中同樣具有高產早熟的功能。通過在普通小麥品種（Fielder）中表達 OsDREB1C基因進行功能驗證，發現可使小麥田間增產 17.2~22.6%，早熟 3~6 天，說明OsDREB1C基因在不同作物中均具有提高產量、促進提前抽穗的保守性功能。

圖 2. 過表達 OsDREB1C 使小麥增產早熟

進一步分子機理解析表明，OsDREB1C 轉錄因子在植物體內起到“分子開關”的作用，通過分別與調控光合作用、氮素吸收轉運以及開花等途徑的多個靶基因結合，激活這些基因的表達，進而協同調控水稻的光合效率、氮素利用效率以及抽穗期。

糧食安全是國之大者，種子是農業的“芯片”。預計到 2030 年，我國人口將達 14.5 億，我國水稻、小麥等主要農作物產量須提高20%才能滿足需求，不斷提高作物單產水平是解決糧食缺口的重要途徑。該研究在作物中發現可協同調控多個重要生物學途徑的單一基因，使作物同時實現高產、早熟以及氮素高效利用，為作物高產和減少氮肥施用、實現“綠色高效”提供了可行的解決方案，對于未來作物新品種和新種質的培育以及大田栽培耕作模式的變革具有重要的理論價值。

*中國農業科學院作物科學研究所博士研究生魏少博和李霞博士為該論文的共同第一作者，周文彬研究員為通訊作者。中國農科院作物科學研究所、中國水稻研究所、上海師范大學、深圳農業基因組研究所、北京大學、中科院上海植物生理生態研究所以及德國馬普分子植物生理研究所等國內外7 家研究機構參與了該項研究。該工作得到了國家重點研發計劃、中國農業科學院創新工程、中國農業科學院“青年英才”計劃等項目的資助。

農視網編輯：張越