上海科學家在鹽鹼人工試驗田種水稻，不僅沒有減產反而長勢喜人

高溫、鹽鹼地、病蟲害……這些對於水稻而言都是“逆境”。一般來說，水稻的強抗逆性和高產量，“魚和熊掌不可兼得”。

近日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心林鴻宣團隊與上海交通大學林尤舜團隊合作，在鹽鹼人工試驗田種植的水稻株系，不僅沒有減產反而長勢喜人，與對照株系相比，單位面積增產約77%-100%。

他們在國際上首次提出了一個新概念——當水稻體內的赤黴素調控到最佳中等水平，可同時提高水稻的鹼-熱抗性和產量。這爲育種家培育“高產高抗”作物提供了重要的理論依據，同時也爲鹽鹼地的開發利用提供了新策略。

北京時間2025年1月30日，這一研究成果發表在國際權威學術期刊《自然》上。

培育高產高抗作物是當務之急

赤黴素是一種植物激素，曾引發農業“綠色革命”。上世紀60年代，對於容易倒伏的高稈水稻和小麥，育種家通過調控赤黴素的濃度或信號，實現半矮稈育種，增強了抗倒伏性，從而大幅提高穀物產量。此後，半矮稈品種在全球廣泛種植，在一定程度上確保了糧食安全，然而它們的環境適應性相對較低，特別是不耐受高溫和鹽鹼。

平均氣溫每升高1℃，會造成水稻、小麥、玉米等糧食作物3%-8%的減產。當下，由於溫室氣體排放，全球氣候變暖，出現了極端高溫天氣，耕地鹽鹼化加劇，導致作物大面積減產。因此，挖掘耐鹽鹼、耐熱基因，開發強抗逆性和高產於一體的作物品種是當務之急。

具有潛力引發“後綠色革命”

“最大的困難是對水稻的性狀表型進行評價，由於耐鹽鹼和耐熱的性狀易受環境影響，不穩定，因此要不斷地去‘摸’條件，反覆做實驗驗證，才能獲得可靠的結果。”林鴻宣告訴解放日報記者。

林鴻宣2001年學成回國後，一直致力於作物的抗逆境研究。此次，經過6年多的努力，研究團隊成功分離克隆了水稻鹼-熱抗性基因ATT1和ATT2，闡明瞭它們調控耐鹽鹼、耐熱的新機制，爲解決半矮稈品種的抗逆性與產量互相拮抗的瓶頸問題提出了新方案。

研究團隊發現這兩個水稻耐鹼-熱基因，通過控制赤黴素的合成來響應鹼-熱脅迫。在正常條件下，只需適當提高半矮稈水稻品種的赤黴素含量，就可以提高產量；而在逆境脅迫條件下，由於水稻的內源活性赤黴素水平會降低，需要將其調高到中等水平，則可最大程度減少環境脅迫帶來的產量損失。

值得一提的是，研究團隊還發現ATT2這一基因可以微調赤黴素到最佳中等水平，具有潛力引發未來農業的“後綠色革命”。

這些新發現有望在水稻、小麥、玉米等作物的育種改良中發揮重要作用，不僅可以提高抗逆性，維持其在鹽鹼、高溫等不利環境下的產量穩定，還可以在正常田間條件下提高穀物產量。