我国盐碱地面积达1亿公顷，占世界盐碱地总面积的近十分之一，全球气候变化、淡水缺乏及化肥的大量使用，使可耕土地盐渍化速度加快。目前，全球在作物耐盐研究方面已取得大量成果和进展，但在作物耐碱机制方面仍知之甚少。

  为了更好地利用盐碱地资源，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员谢旗科研团队与国内多家科研机构和院校合作，经过多年研究发现主效耐碱基因AT1，可以显著提高高粱、水稻、小麦、玉米、谷子等作物在盐碱地上的产量，且在改良盐碱地的综合利用中具有重大应用前景，有望为我国粮食安全发挥重要支撑作用。该成果2023年3月24日发表于《科学》。

  实验材料的选择是开展研究的关键。此前的研究中，由于常用的拟南芥等模式植物起源于非碱地，耐碱遗传信息可能存在缺陷，从而导致相关研究未有突破。对此，本研究采用高粱作为实验材料。高粱起源于非洲中部贫瘠土地，土壤盐碱大跨度变化的环境促使高粱通过进化形成了高度丰富的耐碱性遗传资源。

  研究团队对高粱遗传资源进行了全基因组大数据关联分析，发现一个主效耐碱基因AT1，该基因与水稻的粒形调控基因GS3同源，揭示了作物耐盐碱的分子机制。随后的研究发现，AT1/GS3基因在主要粮食作物水稻、小麦、玉米、谷子中的调控机制也高度类似。

  在理论突破的基础上，团队利用AT1基因对相关作物进行了耐盐碱育种改良并开展大田试验。在宁夏平罗盐碱地，高粱籽粒增产20.1%，谷子增产19.5%；在吉林大安盐碱地，水稻增产22.4%至27.8%；AT1基因也能显著提高玉米在盐碱地的存活率。

  这项研究成果填补了人们对植物耐碱机制认识的不足，为开发适宜盐碱地种植的作物品种提供了新思路。《科学》审稿人认为，该研究综合运用了多种前沿生物技术，在多种作物中揭示了耐碱机制的科学问题，是科学界的重大发现，拥有巨大的应用前景。■