玉米主要用作動(dòng)物飼料,也可供人類食用,一小部分用于生產(chǎn)生物燃料。世界范圍內(nèi),玉米年種植面積達(dá)1.8億公頃,年產(chǎn)量接近10億噸,是種植量較大的農(nóng)作物。由于全球變暖以及極端天氣狀況對(duì)農(nóng)業(yè)影響范圍越來越廣,研究新型玉米品種對(duì)保障充足的玉米產(chǎn)量極為重要,而通過選取促生長基因,育種者可以培育出改良的農(nóng)作物品種,即使遭遇氣候變化也能保證作物產(chǎn)量。
獲獎(jiǎng)?wù)叩驴?/strong>•英澤(Dirk Inzé)教授
日前,來自比利時(shí)研究機(jī)構(gòu)VIB-UGent的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種能顯著促進(jìn)植物生長、提高玉米種子產(chǎn)量的基因——磷脂酶A1基因(PLA1),試驗(yàn)結(jié)果表明提高該基因的表達(dá),可以使雜交玉米種子產(chǎn)量增產(chǎn)10%到15%。
在此項(xiàng)研究中,德克•英澤(Dirk Inzé)教授和希爾德·內(nèi)利森(Hilde Nelissen)博士領(lǐng)導(dǎo)的VIB-UGent科學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)玉米葉片發(fā)育的分子機(jī)制進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn),磷脂酶A1的基因表達(dá)能夠顯著促進(jìn)植物生長,并能使植物器官,如葉片、穗軸增大。細(xì)胞層面的研究結(jié)果也證明了磷脂酶A1能延長植物的生長期。希爾德·內(nèi)利森博士稱:“表達(dá)磷脂酶A1的植物生長期更長,它們的植株更大,能夠產(chǎn)出更多籽粒,農(nóng)民從中受益。”
在比利時(shí)和美國進(jìn)行的多季節(jié)田間試驗(yàn)都表明,磷脂酶A1能增加玉米自交系和雜交種的生物量和種子產(chǎn)量。德克·尹澤教授稱:“玉米葉片作為研究模型為科學(xué)家提供了新的探索視角,對(duì)研究如何提高諸如玉米等重要農(nóng)作物的產(chǎn)量具有重要作用。”后續(xù)的研究重點(diǎn)在于揭示磷脂酶A1基因提高作物產(chǎn)量其背后更精確的分子機(jī)制。
另外,通過溫室實(shí)驗(yàn),研究人員發(fā)現(xiàn)磷脂酶A1對(duì)植物應(yīng)對(duì)干旱脅迫也發(fā)揮著作用。磷脂酶A1的促生長特性在一定程度上可以減緩因長期缺水對(duì)植物生長造成的不良影響。《自然通訊》(Nature Communications)發(fā)表了溫室試驗(yàn)結(jié)果、及在比利時(shí)和美國進(jìn)行的為期兩年的田間試驗(yàn)結(jié)果 。
比利時(shí)的田間試驗(yàn)是與農(nóng)業(yè)漁業(yè)研究所(Institute for Agricultural and Fisheries Research, ILVO)合作研究的,VIB與ILVO戰(zhàn)略聯(lián)盟的一項(xiàng)任務(wù)就是將基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際的農(nóng)業(yè)應(yīng)用。過去的幾十年里,比利時(shí)的玉米種植顯著增長,種植面積達(dá)24萬公頃,是該國種植面積最廣的農(nóng)作物之一。
2017年10月,GCHERA世界農(nóng)業(yè)獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)舉行。比利時(shí)根特大學(xué)植物系統(tǒng)生物學(xué)中心主任德克•英澤(Dirk Inzé)教授憑借其在植物器官生長和生物量生產(chǎn)力研究中的突出貢獻(xiàn),摘得該獎(jiǎng)。
德克教授長期致力于破解控制植物器官生長、生物量和結(jié)籽率的分子機(jī)理研究,是較早開展植物細(xì)胞周期調(diào)節(jié)通路研究的學(xué)者,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了植物細(xì)胞周期調(diào)控的核心元件,并證實(shí)了這些元件可用于提高植物生長和作物產(chǎn)量。
基于對(duì)植物細(xì)胞周期調(diào)控的研究,德克教授于1998年創(chuàng)立了CropDesign作物設(shè)計(jì)分公司,使用高通量表型成像系統(tǒng)(Traitmill
-WIWAM植物表型成系統(tǒng)前身)鑒定出促進(jìn)水稻產(chǎn)量性狀的關(guān)鍵基因。團(tuán)隊(duì)成功組建定制成像機(jī)器人,可實(shí)時(shí)檢測擬南芥和玉米等植物的生長。
除了科研理念與成果的不斷創(chuàng)新,德克教授還致力于推動(dòng)成果的應(yīng)用轉(zhuǎn)化、助推相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由他推動(dòng)建立的“根特農(nóng)業(yè)生物技術(shù)園區(qū)”是目前世界第二大植物生物技術(shù)集群,聯(lián)合了根特大學(xué)和生命科學(xué)院基礎(chǔ)植物研究力量,并有拜耳、巴斯夫、先正達(dá)等大型企業(yè)機(jī)構(gòu)積極參與作物改良。
北京博普特科技有限公司是
WIWAM植物表型成像系統(tǒng)中國區(qū)總代理,全面負(fù)責(zé)其系列產(chǎn)品在中國市場的推廣、銷售和售后服務(wù),在PLA1基因以及其它研究中,研究人員使用了WIWAM植物表型成像系統(tǒng),該系統(tǒng)代表了植物表型成像系統(tǒng)研究的世界較高水準(zhǔn),利用該系統(tǒng)進(jìn)行研究的論文發(fā)表在Nature Biotechnology等等先進(jìn)期刊上。