據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院發(fā)布“基礎(chǔ)研究提升作物種業(yè)科技競爭力”信息，“十三五”期間，在國家科技計劃項目長期布局和支持下，我國科學(xué)家在作物種業(yè)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得了重大進展，突破了一系列重要科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)。其中，合成生物學(xué)推動高光效和生物固氮等重大科學(xué)問題研究，提出新的解決路徑，驅(qū)動從“0”到“1”的源頭創(chuàng)新。

中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究所所長李新海研究員表示，通過提高光合效率來增加產(chǎn)量潛力，將開啟第三次綠色革命。“十三五”期間，在作物高光效的生物學(xué)基礎(chǔ)研究方面，我國科學(xué)家對比碳3、碳4植物葉片結(jié)構(gòu)，揭示碳4解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和生化途徑進化的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，模擬碳4植物高光效回路的特點，設(shè)計并優(yōu)化了6條新的光合作用通路，創(chuàng)制了一批具有類碳4結(jié)構(gòu)、光合效率提升的水稻材料。

他介紹，在人工固氮體系研究方面，我國科學(xué)家完成了首個根際聯(lián)合固氮菌的全基因組分析，鑒定了參與固氮調(diào)控的新型非編碼RNA;首次解析了光依賴型類固氮酶的三維晶體結(jié)構(gòu)，重構(gòu)了根際聯(lián)合固氮基因表達調(diào)控通路和碳代謝抑制調(diào)控網(wǎng)絡(luò);創(chuàng)建了耐銨泌銨功能模塊與人工抗逆高效固氮體系，建立了根際微生物互作、智能傳感與氣候變化模擬等裝置結(jié)合的田間評價技術(shù)平臺。相關(guān)成果發(fā)表在《自然(Nature)》《美國科學(xué)院院刊(PNAS)》等權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上。利用生物固氮部分或完全替代化學(xué)氮肥，可為實施藏糧于地戰(zhàn)略，保障糧食安全和生態(tài)安全提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

中國農(nóng)科院方面透露，“十四五”期間，將聚焦作物生物育種面臨的重大理論瓶頸問題，重點突破作物高光效和生物固氮的生物學(xué)基礎(chǔ)研究，重點開展作物重要性狀形成與環(huán)境適應(yīng)性機理研究，闡明作物雜種優(yōu)勢形成的生物學(xué)基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究作物優(yōu)異種質(zhì)形成與演化規(guī)律，推進作物設(shè)計育種技術(shù)基礎(chǔ)創(chuàng)新。

(瞿劍)