应对气候之变,让庄稼学会“自救”

除了依靠灌溉、防护等田间管护手段,能否挖掘作物本身的潜能,让庄稼拥有“自救”本领,在多变气候条件下稳定生产、守护来之不易的丰产?

  层层梯田翻涌稻浪,又是一年丰收时节。可在这份喜人长势背后,高温、干旱、暴雨等灾害仍会不时造访,打乱作物生长节奏,给粮食稳产带来现实考验。如何在这种情况下守住收成,除了依靠灌溉、防护等田间管护手段,能否挖掘作物本身的潜能,让庄稼拥有“自救”本领,在多变气候条件下稳定生产、守护来之不易的丰产?

  自然界中的野生植物遭遇干旱、高温等逆境胁迫时,往往会调动体内大量物质与能量优先用于维持生存,不可避免会牺牲一部分产量。而在人工种植环境中,有人为管护,作物无需把过多能量耗费在生存对抗上。

  因此,科研团队提出一个育种新思路:培育具备环境智能韧性的作物新品种。通俗来讲,相当于在植株内搭建一套不费电的“变频空调”。这套机制可以帮助作物主动感知外界环境变化,动态调节植株体内能量分配。环境条件适宜时优先保障产出,遭遇逆境胁迫时也不会为了存活过度牺牲产量,实现生存与产出之间的动态权衡。

  这套技术的理论根基源自研究近百年的“源库关系”原理。在植物生理体系中,叶片作为“源”,通过光合作用合成蔗糖等有机物;果实、籽粒等作为“库”,负责接收、储存光合产物。作物的产量高低,很大程度上取决于源-库之间的能量分配平衡。研究的核心就是在调控“源库关系”的关键枢纽基因启动子上游植入一个植物内源的环境响应元件,从遗传层面优化植株的物质分配模式,实现抗逆性与稳产的协同。

  在这一调控机制作用下,环境条件优良时,光合养分会优先输送至籽粒、果实,释放高产潜力;当面临逆境胁迫,植株则动态平衡生存消耗与生殖产出,降低灾害带来的产量折损。为检验实际应用潜力,科研团队走出实验室可控环境,在海南开展包含26520株样本的水稻大田试验。田间实测结果表明,改良材料正常条件下可实现7.5%-13%的产量提升,逆境环境中可挽回41%的产量损失。

  当然这项技术距离大规模推广落地,仍要经历后续转化与持续验证。但它提供了一种新的解决思路,即农业抵御气候风险,除依靠田间工程防护之外,还可以通过解析和改造作物自身的遗传调控通路,激活作物的自适应能力,为粮食稳产丰产构筑种质层面的内在保障。

监 制

光明网科普事业部

科学审核

黎舒佳

记 者

宋雅娟 肖春芳

编 导

宋雅娟 肖春芳 田新宇 霍宇晗(实习)

文字编辑

高珊(实习)

鸣 谢

北京科技大学现代农学院

联合出品

中国科协科普部

光明网

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(来源:光明网)
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