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山西農大創制“小米”作為C4禾谷類模式植物,可縮短育種年限
發布時間:2020-09-27 15:18:14    作者:    來源:中國農網    點擊:1388

山西農業大學雜糧分子育種團隊與中國農業科學院作物科學研究所等單位合作,經過大規模誘變和篩選,獲得了一個超早熟迷你谷子新種質“小米”。在此基礎上,經過大量探索和嘗試,建立了一套方便快捷、高效穩定遺傳轉化體系。從而,將“小米”發展成C4禾谷類研究的理想模式植物。

8月31日,國際植物領域頂尖期刊《自然—植物》在線發表了這一研究成果。據悉,這是近年來國際谷子研究領域發表的影響因子最高的論文。

類似動物和醫學領域的“小白鼠”一樣,長期以來植物領域一直采用雙子葉植物“擬南芥”作為模式植物。2018年,中國科學院院士錢前團隊建立了單子葉植物水稻的模式植物體系“小薇”。“小薇”具有生長周期短、株型和生物量小、空間利用率高等優勢。因此,可以像擬南芥一樣,在實驗室內大規模種植和篩選。

但是,高等植物按照CO?不同的同化途徑,分為C3、C4等植物。與C3植物相比,C4植物具有更高的光合效率和水肥利用效率。因此,解析C4高光效機制,并將其轉入水稻等C3作物中,有望大幅提高C3作物的產量,保障國家糧食安全。

然而,擬南芥和“小薇”都是C3植物。它們作為谷子、玉米和高粱等C4禾谷類作物的模式植物時有很大的局限性,無法解決諸如C4光合代謝以及許多黍亞科特殊的基礎問題。因此,“小米”模式植物體系的建立對于C4禾谷類植物基礎研究領域來說意義更為重大。

“在山西,谷子通常是5月份播種,到10月份才能收獲,生長周期長達5個月。對于科研人員而言,是一個相當漫長的過程。此外,大田試驗容易受到不利氣候條件的影響,如果遇到自然災害有還可能導致試驗徹底失敗,白白浪費一年的時間。而我們研發的模式植物‘小米’從播種到收獲僅僅去要2個月左右,株高僅30cm,這與模式植物擬南芥和‘小薇’相當,非常適合室內大規模種植研究。”論文的通訊作者山西農業大學的王興春教授說。

“‘小米’的問世將對谷子、玉米和高粱等C4作物相關研究產生深遠的影響,大大加快這些作物C4高光效、抗旱抗病、遺傳馴化、養分利用和優異品質形成等分子機制的研究,縮短新品種培育所需的年限。”山西農業大學雜糧分子育種團隊負責人韓淵懷教授說。

水稻模式植物體系“小薇”研發團隊負責人中國科學院院士錢前對“小米”給予了高度評價,他說:“C3的模式作物有小薇,C4的又有了‘小米’,‘小薇’和‘小米’共同筑起的基礎研究領域的新平臺,將為保障國家糧食安全做出貢獻。”

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