我國鹽堿地面積達1億公頃，占世界鹽堿地總面積的近十分之一，全球氣候變化、淡水缺乏及化肥的大量使用，使可耕土地鹽漬化速度加快。目前，全球在作物耐鹽研究方面已取得大量成果和進展，但在作物耐堿機制方面仍知之甚少。

  為了更好地利用鹽堿地資源，中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員謝旗科研團隊與國內多家科研機構和院校合作，經過多年研究發現主效耐堿基因AT1，可以顯著提高高粱、水稻、小麥、玉米、谷子等作物在鹽堿地上的產量，且在改良鹽堿地的綜合利用中具有重大應用前景，有望為我國糧食安全發揮重要支撐作用。該成果2023年3月24日發表于《科學》。

  實驗材料的選擇是開展研究的關鍵。此前的研究中，由于常用的擬南芥等模式植物起源于非堿地，耐堿遺傳信息可能存在缺陷，從而導致相關研究未有突破。對此，本研究采用高粱作為實驗材料。高粱起源于非洲中部貧瘠土地，土壤鹽堿大跨度變化的環境促使高粱通過進化形成了高度豐富的耐堿性遺傳資源。

  研究團隊對高粱遺傳資源進行了全基因組大數據關聯分析，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，揭示了作物耐鹽堿的分子機制。隨后的研究發現，AT1/GS3基因在主要糧食作物水稻、小麥、玉米、谷子中的調控機制也高度類似。

  在理論突破的基礎上，團隊利用AT1基因對相關作物進行了耐鹽堿育種改良并開展大田試驗。在寧夏平羅鹽堿地，高粱籽粒增產20.1%，谷子增產19.5%；在吉林大安鹽堿地，水稻增產22.4%至27.8%；AT1基因也能顯著提高玉米在鹽堿地的存活率。

  這項研究成果填補了人們對植物耐堿機制認識的不足，為開發適宜鹽堿地種植的作物品種提供了新思路。《科學》審稿人認為，該研究綜合運用了多種前沿生物技術，在多種作物中揭示了耐堿機制的科學問題，是科學界的重大發現，擁有巨大的應用前景。■