聯合國糧農組織調查數據顯示，截至2015年，全球有超過10億公頃鹽漬化土壤因鹽堿程度過高而不能被有效利用，其中鹽堿化土約占鹽漬化土壤的60%。業界專家預測，如果全球20%鹽堿地利用中國科學家最新破解的主效耐堿基因AT1，可每年為全球增產至少2.5億噸糧食，從而提高鹽堿地產能，助力保障全球糧食安全。

中國科學家完成的這項作物耐堿基因研究重要成果論文，北京時間3月24日分別在國際著名學術期刊《科學》(Science)和《國家科學評論》(National Science Review)在線發表。多位植物(作物)耐逆領域知名專家評價認為，該研究工作綜合多種前沿生物技術手段及在多種作物中揭示耐鹽堿的重大科學問題；其遺傳學機制揭示了植物界基礎科學重大問題，是科學重大發現；該研究涉及多種農作物，是農業生產重大突破。

AT1基因對主要糧食作物有效

謝旗研究員代表合作團隊介紹說，鹽堿地分為鹽化土壤和鹽堿化土壤兩種主要類型，目前全球在植物耐鹽研究方面方法較成熟且研究力量集中，已取得很多成果，但對于植物(作物)耐堿機制仍了解較少。

此次研究中，合作團隊首先通過全基因組大數據關聯分析耐鹽堿差異大的高粱資源，發現一個主效耐堿基因AT1，該基因與水稻的粒形調控基因GS3同源，并首次揭示出作物高抗鹽堿的分子機制。另外，他們還發現AT1的調控機制在主要糧食作物水稻、玉米、小麥及谷子中也很相似。

在實現重大理論突破基礎上，合作團隊對高粱進行耐鹽堿育種改良，在寧夏平羅鹽堿地進行的大田實驗表明，AT1基因的利用能夠使高粱籽粒增產20.1%，全株生物量(青貯用)增加近30.5%。隨后進一步將AT1/GS3基因用于改善主要禾本科作物水稻、谷子和玉米等的耐鹽堿性，在吉林大安鹽堿地不同作物年增產約22.4-27.8%，在寧夏平羅鹽堿地谷子增產19.5%。該團隊同時研究發現，AT1基因的改造也能顯著增強玉米在鹽堿地的存活率。

耐鹽堿甜高粱品種已推廣50多萬畝

謝旗研究員指出，為解決耐堿研究的材料選擇瓶頸問題，本次研究采用起源于非洲中部貧瘠土地的高粱作為實驗材料，土壤鹽堿大跨度變化的環境，促使高粱通過進化形成高度豐富的耐堿性遺傳資源。

近年來，他領導的研究組以高粱為主要研究材料，已取得系列重大突破，包括在國際上首次揭示鳥選擇性取食不同品種高粱的機理和高粱種子包殼程度的調控機制，利用基因編輯技術培育出全球第一個稻花香型高粱新品系。

謝旗透露，這些成果為高粱的分子育種奠定了基礎，其研究組目前已培育6個甜高粱國家登記品種，另有甜高粱及釀酒高粱品系正在審定。其中，所培育的耐鹽堿甜高粱品種在中國東部、北部及西部鹽堿地等貧瘠土地已推廣和種植50多萬畝，為中國脫貧攻堅及鄉村振興做出重要貢獻。

他希望AT1基因研究成果后續能獲得更廣泛、更大規模的推廣應用，讓更多鹽堿地變成糧倉，更好造福中國和世界。

中科院遺傳發育所副所長黃勛研究員表示，為進一步構建鹽堿地循環農業新范式，該所20余個團隊依托山東東營基地，圍繞抗鹽堿作物種質資源收集、耐鹽分子解析和品種選育、鹽堿地栽培技術、鹽堿地循環農業新模式等開展系統性研究工作，未來還將通過多學科聯合攻關，突破鹽堿地綜合利用的重大科學問題和關鍵技術瓶頸，為保障糧食安全做出新的更大貢獻。(完)