我国科研团队建立C4禾谷类研究的模式植物体系

科技日报记者 王海滨

8月31日，山西农业大学杂粮分子育种团队与中国农业科学院作物科学研究所等单位合作在《自然.植物》杂志发表了题为“谷子中的“拟南芥”：C4禾谷类研究的理想模式体系”的研究论文。

山西农业大学杂粮分子育种团队部分成员在谷子试验基地。山西农大提供。

水稻模式植物体系“小薇”研发团队的钱前院士说：“C3模式作物有‘小薇’，C4又有了‘小米’，希望‘小薇’和‘小米’共同筑起基础研究领域的新平台，为保障国家粮食安全做出应有的贡献。”

据介绍，长期以来，模式植物拟南芥在引领重要科学发现和先进研究技术方面扮演着十分重要的角色。随着水稻基因组测序的完成，尤其是迷你种质“小薇”的创制，水稻作为禾本科的模式植物在基础研究领域发挥了越来越重要的作用。然而，拟南芥和水稻都是C3植物，作为C4作物的模式植物时有很大的局限性，无法解决诸如C4光合代谢以及许多黍亚科特殊的基础问题。谷子具有抗旱、耐瘠薄和高光效等突出优势，恰恰弥补了拟南芥和水稻作为模式植物的不足，是极具发展潜力的禾谷类模式植物。

该研究利用EMS诱变技术对山西省名优谷子晋谷21进行了诱变，从中筛选到一个超早熟突变体“小米”。其生育和株高与模式植物拟南芥相当，从而解决了谷子作为C4禾谷类模式植物无法在室内大规模培养的难题。经过大量摸索和尝试，建立了一套方便快捷、高效稳定的遗传转化体系。该体系遗传转化效率高达23.28%，进一步解决了谷子遗传转化效率低下的难题。“小米”模式植物体系的建立必将极大地促进C4高光效、氮素高效吸收利用、抗旱抗病、遗传驯化和优异品质形成的分子基础等研究。

山西农业大学杂粮分子育种团队由山西省高层次引进人才韩渊怀教授于2010年开始组建。团队主要从事杂粮功能基因组学、植物氮磷高效利用的分子调控网络、谷子优异品质形成的分子机制和谷子白发病抗性机制等研究。团队与中国农业科学院的刁现民研究员，英国诺丁汉大学的Malcolm Bennett院士、DonGrierson院士等团队开展了广泛的合作交流。