近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物光合生理調(diào)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(guò)多學(xué)科交叉融合的精準(zhǔn)育種技術(shù)內(nèi)涵，為開(kāi)啟作物下一次綠色革命奠定了理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《生物技術(shù)趨勢(shì)（Trends in Biotechnology）》。

 

　　近年來(lái)，由于氣候變化、資源短缺及農(nóng)業(yè)管理滯后等因素的影響，全球主要作物產(chǎn)量增速放緩，部分地區(qū)甚至連續(xù)減產(chǎn)。同時(shí)，傳統(tǒng)高投入農(nóng)業(yè)模式帶來(lái)的氮肥過(guò)量施用，也引發(fā)了土壤退化、水體污染等生態(tài)問(wèn)題。因此，如何在資源有限的前提下實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)面臨的關(guān)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(yīng)現(xiàn)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(xiàn)，單一的株型結(jié)構(gòu)改良尚不足以支撐未來(lái)農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步提出了通過(guò)調(diào)控關(guān)鍵代謝路徑與生理機(jī)制，系統(tǒng)提升光合效率、營(yíng)養(yǎng)利用效率及逆境適應(yīng)性的“最佳生理型”概念，并強(qiáng)調(diào)作物“可塑性”在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)中的關(guān)鍵作用。同時(shí)，研究還結(jié)合作物育種“智能化”發(fā)展現(xiàn)狀，提出系統(tǒng)聚合多個(gè)優(yōu)異生理機(jī)制相關(guān)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(dòng)“作物種質(zhì)資源泛基因組計(jì)劃”和“作物表型組計(jì)劃”.通過(guò)整合系統(tǒng)生物學(xué)、人工智能輔助設(shè)計(jì)、基因編輯等前沿技術(shù)，結(jié)合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理措施，有望在不顯著增加資源投入的前提下，實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量和資源利用效率協(xié)同提高20%-30%的戰(zhàn)略目標(biāo)，為保障全球糧食安全和推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

 

　　該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目、作物基因資源與育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。（通訊員：田浩園）文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779925001295打印本頁(yè) 關(guān)閉本頁(yè)