新京報訊 據中國農業(yè)科學院網站消息，近日，中國農業(yè)科學院作物科學研究所作物光合生理調控創(chuàng)新研究組首次提出整合理想株型（Architectype）和最佳生理型（Physiotype）的作物協(xié)同優(yōu)化新策略，闡述了通過多學科交叉融合的精準育種技術內涵，為開啟作物下一次綠色革命奠定了理論基礎。相關研究結果發(fā)表在《生物技術趨勢（Trends in Biotechnology）》。
近年來，由于氣候變化、資源短缺及農業(yè)管理滯后等因素的影響，全球主要作物產量增速放緩，部分地區(qū)甚至連續(xù)減產。同時，傳統(tǒng)高投入農業(yè)模式帶來的氮肥過量施用，也引發(fā)了土壤退化、水體污染等生態(tài)問題。因此，如何在資源有限的前提下實現作物高產穩(wěn)產，成為當今農業(yè)面臨的關鍵挑戰(zhàn)之一。
研究圍繞水稻、小麥、玉米和大豆四大主糧作物，系統(tǒng)闡述了適應現代高密度種植與資源限制條件下的理想株型特征。研究發(fā)現，單一的株型結構改良尚不足以支撐未來農業(yè)的高產與可持續(xù)發(fā)展，進一步提出了通過調控關鍵代謝路徑與生理機制，系統(tǒng)提升光合效率、營養(yǎng)利用效率及逆境適應性的“最佳生理型”概念，并強調作物“可塑性”在實現穩(wěn)產高產中的關鍵作用。同時，研究還結合作物育種“智能化”發(fā)展現狀，提出系統(tǒng)聚合多個優(yōu)異生理機制相關基因，協(xié)同提升作物形態(tài)與功能的“生理聚合”新策略。
研究提出，啟動“作物種質資源泛基因組計劃”和“作物表型組計劃”。通過整合系統(tǒng)生物學、人工智能輔助設計、基因編輯等前沿技術，結合精準農業(yè)管理措施，有望在不顯著增加資源投入的前提下，實現作物產量和資源利用效率協(xié)同提高20%-30%的戰(zhàn)略目標，為保障全球糧食安全和推動農業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。
編輯 張樹婧
