基礎研究是科技創(chuàng)新的源頭，事關國家核心創(chuàng)新能力和國際戰(zhàn)略地位。6月2日，中國農(nóng)業(yè)科學院發(fā)布消息稱，在國家科技計劃項目的長期布局和支持下，我國科學家在作物種業(yè)基礎研究領域取得重大進展，突破了一系列重要科學問題和關鍵技術，部分研究領域已處于世界引領地位，實現(xiàn)了從基礎研究到應用研究的全鏈條創(chuàng)新，為保障國家糧食安全做出了突出貢獻。
該院生物技術研究所相關人士介紹說，“十三五”期間，中國農(nóng)科院堅持前沿基礎研究驅動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標導向，聚焦作物種業(yè)重大科學問題解析和前沿關鍵技術創(chuàng)新，在作物高光效生物學基礎、人工高效固氮機理、作物育種遺傳改良規(guī)律、表觀遺傳與環(huán)境適應性等方面取得系列進展。
基因組研究在挖掘作物優(yōu)良種質與優(yōu)良性狀方面成果突出，保障糧食豐產(chǎn)的基因資源自主可控。譬如，圍繞水稻和玉米的理想株型調控機理開展原創(chuàng)性研究，克隆數(shù)十個與水稻株高、分蘗、籽粒大小、根系發(fā)育、株型建成等相關的關鍵基因，明確了現(xiàn)代玉米育種過程中耐密株型的選擇規(guī)律及其基因組選擇與遺傳改良規(guī)律，挖掘出一批調控耐密株型、株高、開花、防御反應、光信號傳導和營養(yǎng)吸收利用相關的基因，創(chuàng)制一批育種新材料。
代謝組研究在提升農(nóng)作物品質與安全方面發(fā)揮重要作用，為種業(yè)高質量發(fā)展提供關鍵支撐。譬如，以代謝組結合多組學技術手段，揭示玉米葉酸代謝途徑和調控機制，提出與代謝途徑改造相結合的生物強化作物設計育種策略；通過引入β-胡蘿卜素羥化酶基因和β-胡蘿卜素酮化酶基因，將玉米籽粒中的類胡蘿卜素合成途徑延伸至蝦青素合成，創(chuàng)制出蝦青素玉米。
表觀組研究開創(chuàng)第二層次調控作物產(chǎn)量和環(huán)境適應性研究，為實現(xiàn)作物增產(chǎn)與耐逆提供了新策略，擴展作物種業(yè)基礎研究的廣度和深度。譬如，建立了DNA腺嘌呤和RNA甲基化表觀遺傳技術體系，開發(fā)出“單細胞分離和鑒定”技術體系，繪制了秈稻和粳稻首個根組織單細胞轉錄組圖譜。
合成生物學推動高光效和生物固氮等重大科學問題研究，提出新的解決路徑，驅動從“0”到“1”的源頭創(chuàng)新。譬如，在作物高光效的生物學基礎研究方面，對比C3、C4植物葉片結構，揭示C4解剖學結構和生化途徑進化的遺傳調控網(wǎng)絡，模擬C4植物高光效回路的特點，設計并優(yōu)化了6條新的光合作用通路，創(chuàng)制了一批具有類C4結構、光合效率提升的水稻材料。
微生態(tài)研究聚焦作物與微生物互作及與環(huán)境的交互適應，在促進種業(yè)可持續(xù)發(fā)展上發(fā)揮重要作用。譬如，解析了鹽脅迫調控水稻生長發(fā)育機理，鑒定到一批調節(jié)鹽脅迫下株高發(fā)育的位點，發(fā)現(xiàn)水稻泛素受體蛋白OsDSK2a可同時調節(jié)植物生長發(fā)育和耐鹽性，闡釋了鹽脅迫通過促進乙烯合成抑制根伸長生長的分子機理，為作物耐鹽性分子育種提供了多個關鍵基因。
前沿技術與理論創(chuàng)新促進育種關鍵技術突破，提升育種水平，保障種業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展。譬如，發(fā)現(xiàn)水稻“自私”基因，破解了自私基因在促進新物種形成中的分子機制，探討了毒性-解毒分子機制在水稻雜種不育上的普遍性，創(chuàng)制出廣親和的水稻新種質，實現(xiàn)秈粳交雜種優(yōu)勢的有效利用。
記者獲悉，“十四五”期間，中國農(nóng)科院將以需求導向、問題導向、應用導向為指導原則，重點突破作物高光效和生物固氮的生物學基礎研究，重點開展作物重要性狀形成與環(huán)境適應性機理研究，闡明作物雜種優(yōu)勢形成的生物學基礎，系統(tǒng)研究作物優(yōu)異種質形成與演化規(guī)律，推進作物設計育種技術基礎創(chuàng)新。
