光明网讯（记者宋雅娟）7月22日，国际著名学术期刊《科学》杂志发表了中国农业科学院作物科学研究所研究员周文彬领衔的研究成果，该团队在水稻中发现了高产基因（OsDREB1C），它能够提高光合作用效率和氮素利用效率，同时使水稻提前抽穗，缩短生育期，能显著提高水稻产量。
中国工程院院士、中国农业科学院作物科学研究所万建民对此评价认为，该项研究的重大突破之处不仅在于发现单一基因可同时调控多个重要生理途径，打破了长期存在于农业生产中的“高产”与“早熟”之间的矛盾。“为未来通过协同改良多个生理性状实现作物增产以及资源高效利用提供了新思路、新策略，将有力推动作物遗传育种以及作物生理学研究的发展。”
水稻是全世界最重要的粮食作物之一，全球超过一半的人口将其作为主要食物来源。在人口持续增加和耕地面积减少条件下，持续提高作物产量是全世界农业生产最主要的目标。
(资料图)
“在有限耕地面积的情况下，提高作物单产是确保粮食安全的主要途径。”论文通讯作者周文彬表示，从我国的粮食生产情况来看，2030年我国人口预计达14.5亿，这就要求我国水稻、小麦、玉米等主要作物的生产能力提高20%以上。
光合作用是地球上一切生命物质和能量的基础，植物通过光合作用过程将二氧化碳同化为有机物，完成碳的同化；另一方面，氮素是叶绿素、蛋白质、核酸及代谢物的重要组成成分，是作物生长发育必需的大量元素。光合碳同化及氮素吸收利用过程紧密偶联，对作物生长发育和产量形成至关重要，作物碳-氮代谢协同是作物实现高产的基础。
周文彬表示，“如何在提高作物光合作用效率的同时，提高氮素利用效率、促进作物碳氮代谢协同，从而实现作物高产高效，是当前农业科学领域重要的科学问题之一。”
也是基于这一目标，周文彬团队利用7年的时间，在此前的研究基础上，从118个潜在调控光合作用的基因中进行筛选，最终在水稻中鉴定到这一高产基因。
过表达OsDREB1C在田间促进水稻增产和早熟
研究发现，该基因过表达水稻植株较野生型光合碳同化速率显著提高，在光下生长速度更快，并且叶片中积累更多光合同化产物，籽粒灌浆速率加快。同时，过表达植株对氮素的吸收转运能力增强，并能将更多的氮素分配到籽粒中，氮素利用效率显著提高。此外，研究还发现，过量表达该基因可使水稻抽穗期提前，并缩短整个生育周期。
SCIENCE期刊论文评审专家认为，作者出色地完成了大量的田间试验工作，包括不同作物、不同地点的多年田间试验，呈现了全面而可靠的实验结果。该研究结果是了不起的、激动人心的并具有潜在影响力的，如果将其应用到实际农业生产中，必将进一步推动水稻等作物的可持续集约化生产。
中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员种康评价此项成果时说，该基因具有同时协同调控光合作用、氮素吸收利用以及抽穗期三个重要生理过程的功能，实现了作物“高产和氮素高效”、“高产和早熟”的双协同。“这一通过单一基因改良多个生理性状、实现产量突破的创新性研究，对于作物遗传育种以及大田栽培耕作研究均具有重要的理论价值和指导作用。”
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