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科研进展

[新民晚报] 想办法让农作物顶住“灭顶之灾

上海科研人正在破解植物逆境求生密码

2015-10-04

  国庆长假,秋色正好的辰山植物园里游人如织,市民纷纷来此放松心情。不过,辰山植物园“后花园”里的一群科研人,却无心欣赏满目葱翠,满脑子都是田间的植物热不热、冷不冷?——酷暑严寒,农作物无处可逃,更享受不到“空调风”,如何才能让它们不怕热不惧寒,“灭顶之灾”中依然开花结果,继续瓜熟蒂落?
 
  他们,就是中科院上海植物逆境生物学研究中心的20多个课题组。每天,早上8点钻进实验室,晚上10点也不舍得离开,在实验室和宿舍间的“两点一线”上,不厌其烦地做着“钟摆运动”。
 
  破解求生密码
 
  逆境可锻炼人,却易毁灭植物。辰山植物园研究中心的人工气候室里,偏偏创造各种极端天气条件,一次次击打着绿色植物的生存底线。夏天,屋外接近40℃的酷暑天还不够,屋内也必须“烈日炎炎”。大约10平方米的人工气候室里,十多个高瓦数灯泡,散发着灼热黄光,灯下被炙烤的数十株盆栽植物,耷拉着茎叶浑身枯黄。还不够,再加上盐!隔壁一间气候室是“盐碱地”,植株的根部泛出一抹淡淡的“白霜”。
 
  “你看如此恶劣的生存条件下,这棵植物还是绿油油的,它身上的生存密码就是我们要去苦苦寻找的!”中科院上海植物逆境生物学研究中心研究员何跃辉告诉记者。“挖掘极端酷热中的耐旱抗热潜质,是全球植物科学家们正在聚焦的农作物生存密码。寻遍成千上万棵植株,才能找到一株抗旱不怕热的,这还算是运气好!至于其背后是否源于耐旱抗热基因,还得经过漫长的实验探究。”以油菜为例,数万个基因里可能只有几十个与耐旱抗热直接有关,这些基因相互牵连成网,如何此消彼长,在何种条件下耐旱抗热到位,都需要科学家抽丝剥茧,一点点研究。
 
  寻找抗逆基因
 
  为何要不辞辛苦寻觅“不怕热”基因呢?随着全球气候变化,极端高温天气越来越频繁地出现,对粮食生产造成严重威胁。研究者们坦言,本世纪高温将成为威胁粮食生长安全的最主要因素之一。如果能找到植物的耐旱、抗热密码,并在水稻小麦、瓜果蔬菜等不同农作物中“推而广之”,即使干旱少雨、极端高温常常来袭,农作物也可避免颗粒无收之虞。
 
  为此,中科院与上海市政府于2012年联合共建,成立了中科院上海植物逆境生物学研究中心,聚焦植物逆境生物学与植物学前沿领域重大战略性科学问题,实现重大原始创新和关键技术突破,为解决粮食安全、能源危机和环境保护等国家重大问题提供基础理论依据。“中心围绕植物逆境生物学这一主线,主要面向我国农业生产中常常面临的土地干旱、盐碱、贫瘠,极端温度和病虫害等突出问题,深入开展植物生长发育和环境因子应答的分子机理及其调控技术的研究。”何跃辉研究员说。
 
  目前,他正带领自己的课题组聚焦如何从分子、基因层面理解和调控植物花期。开花才能结果,如此简单的自然现象,却蕴含着植物最神秘的成长开关。了解植物何时开花,为何开花,开花时需要的温度、光照条件以及花开花落的“制动阀”,才能彻底读懂植物“花语”。“当农作物生产遭遇酷暑高温、天寒地冻、病虫灾害等自然逆境时,按照‘花语’密码提早或推迟植物花期,就能帮助它们躲过逆境赢得一线生机:或是在灾害来临前开花结果,完成种族使命;或是蛰伏于逆境中,待到春暖花开,再继续繁衍生息。”
 
记|者|手|记
 
  民以食为天。中国是一个农业大国,让13多亿人口吃饱吃好,是科学家们肩负的重任。在著名植物生物学家、植物抗逆分子生物学领军人物朱健康教授领衔下,中科院上海植物逆境生物学研究中心,拥有与众不同的世界级“农业眼”——从植物科学研究的角度,寻找农作物抗旱、抗盐、抗冷、抗热的分子机理,并应用到农业生物技术中,用具有全球影响力的生物新技术创造高产高抗低耗的新品种。
 
 
记者:马亚宁
新民晚报2015年10月4日第4版