据项目负责人、中国农科院作科所研究员马有志介绍,植物抗旱性是由多基因控制的复杂性状,常规育种难度大、周期较长,对多基因控制的复杂性状的分子标记技术也尚未取得突破。通过提高一个对抗旱性起重要作用的调控基因DREB的表达,可以增强多个抗旱相关功能基因的表达,因此可以有效提高植物的抗旱性。
干旱缺水是我国小麦生产的重要限制因素,在河北、山东等小麦主产区尤为突出。如,河北小麦用水占全省农业总用水量的70%,水资源有效利用率只有40%左右。同时,现有高产品种对肥水要求较高,生产上急需在减少灌溉条件下高产稳产的品种。
研究人员以我国抗旱小麦农家种“小白麦”以及耐盐大豆品种铁丰8号为材料,在全基因组水平上系统分析了小麦、大豆基因组中存在的60多个DREB基因的表达特性,进一步通过基因转化在小麦中鉴定其功能,获得了2个具有重要利用价值的抗旱关键调控基因。
实验结果表明,在济麦19等小麦品种中过量表达DREB基因,转基因小麦的抗旱节水能力显著提高。在干旱胁迫条件下,与对照相比,转基因小麦产量提高10%以上,水分利用效率提高15%以上。
研究人员利用转基因技术,将自主克隆的抗旱关键基因转入到我国大面积推广小麦品种济麦19、济麦22、石4185、邯6172等受体品种中。通过在河北、山东、山西等地多年多点田间鉴定,获得了16个抗旱节水性显著超受体亲本、超区试对照品种的转基因小麦新品系。