中國網(wǎng)訊 破解“復粒稻”多粒簇生之謎、發(fā)掘玉米密植的智慧株型基因、解碼全球地方種質(zhì)資源助力現(xiàn)代小麥育種、發(fā)現(xiàn)番茄風味育種的“糖剎車”基因……2024年,我國農(nóng)業(yè)科技前沿研究水平取得哪些研究成果?
11月21日,第十二屆中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展論壇暨2025中國農(nóng)學會年會在浙江大學召開,會上中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)信息研究所副所長代辛發(fā)布了《2025中國農(nóng)業(yè)科學重大進展》報告。
該報告由中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)信息研究所科技情報分析與評估創(chuàng)新團隊研制,遴選了10項能夠充分代表2024年我國農(nóng)業(yè)科技前沿研究水平、取得重大突破性進展的基礎(chǔ)科學研究成果。中國網(wǎng)記者為你揭曉。
破解“復粒稻”多粒簇生之謎。該研究破解了優(yōu)異水稻種質(zhì)“復粒稻”多粒簇生的遺傳基礎(chǔ),發(fā)現(xiàn)精準控制植物激素油菜素甾醇(BR)的空間分布,規(guī)避激素副作用,增加穗粒數(shù)從而增產(chǎn)。該研究揭示了BR含量變化控制自然界簇生現(xiàn)象的普遍機制,對激素調(diào)控的分子育種利用具有啟發(fā)性意義,為培育高產(chǎn)水稻新品種提供了重要遺傳資源。
發(fā)掘玉米密植的智慧株型基因。該研究鑒定了控制玉米“上緊下松”的智慧株型基因lac1,揭示了其響應光信號促使玉米適應密植的分子機制,開發(fā)了快速編輯靶基因的“一步成系”技術(shù)體系。該研究證實了智慧株型的增產(chǎn)潛力,為培育耐密高產(chǎn)新品種提供了重要基因資源與技術(shù)支撐,為未來作物株型育種提供了重要參考。
解碼全球地方種質(zhì)資源助力現(xiàn)代小麥育種。該研究追溯了來自世界三十多個國家的全套小麥種質(zhì)資源,尋回了丟失的遺傳多樣性,提出了從基因組到育種之路的4D策略(Decode解碼、Discover發(fā)現(xiàn)、Design設計和Deliver實現(xiàn))。該研究建立了種質(zhì)資源-基因組-表型組的全基因組設計育種技術(shù)體系,搭建了國際小麥從基因組到育種G2B開放性技術(shù)平臺,是“技術(shù)走出去,資源引進來”的充分體現(xiàn),推動小麥遺傳研究國際化信息化。
完整揭示水稻十萬年演化史。該研究建立了從野生稻到人工馴化水稻的植硅體鑒定指標,構(gòu)建了10萬年連續(xù)的高精度年代地層序列。該研究確立了上山文化作為世界水稻起源地的科學地位,是農(nóng)業(yè)起源與人類-植物協(xié)同演化研究的重大突破,為世界農(nóng)業(yè)起源格局與人類文明演進提供了關(guān)鍵科學證據(jù)。
發(fā)現(xiàn)番茄風味育種的“糖剎車”基因。該研究現(xiàn)了抑制番茄果實糖積累的剎車基因CDPK27,闡明了番茄果實中糖積累的分子調(diào)控機制,成功解決了提高果實糖含量但不影響果實大小的育種難題。該研究系統(tǒng)提出了操控種子大小和數(shù)量提升果實糖含量的技術(shù)路徑,為解決育種中兼顧品質(zhì)和產(chǎn)量的難題提供了新思路。
揭示植物劫持病原菌致病因子誘導基礎(chǔ)免疫的機制。該研究發(fā)現(xiàn)植物多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP),通過劫持病原菌致病因子酶(PG),形成蛋白復合物,將其轉(zhuǎn)化為免疫信號,激活自身免疫。該研究揭示了植物“反向劫持”實現(xiàn)免疫應答的分子機制,為理解植物-病原互作提供了全新范式,通過改造PGIP為抗病育種奠定了關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。
豬基因調(diào)控圖譜賦能高效育種。該研究成功構(gòu)建了全球首個跨多組織的豬基因調(diào)控圖譜,系統(tǒng)解析了遺傳變異如何調(diào)控基因表達并影響復雜性狀。該研究破解了豬經(jīng)濟性狀形成的分子調(diào)控基礎(chǔ),為分子設計育種提供了全新理論工具與基因資源,并為豬作為人類生物醫(yī)學模型提供了關(guān)鍵理論支撐。
繪制全球農(nóng)田氨排放高清圖景。該研究采用機器學習方法構(gòu)建全球農(nóng)田高分辨率氨排放數(shù)據(jù)集,揭示了三大糧食作物(水稻、小麥和玉米)農(nóng)田氨排放的全球格局、驅(qū)動因素和減排潛力,并修正了傳統(tǒng)方法對全球排放總量的顯著高估。該研究對于保障糧食安全的政策制定與管理實踐具有重要指導意義,也展示了大數(shù)據(jù)與人工智能支撐可持續(xù)發(fā)展目標達成的巨大潛能。
揭示全球供應鏈放大未來極端氣候的經(jīng)濟成本。該研究突破了國際長期存在的地球系統(tǒng)模式和社會經(jīng)濟模式無法有機耦合的壁壘,量化了未來高時空分辨率熱浪事件在全球范圍內(nèi)造成的人體健康影響、勞動效率下降、產(chǎn)業(yè)鏈間接損失經(jīng)濟成本。該研究為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)應對極端熱浪挑戰(zhàn)提供了理論支撐,為未來農(nóng)業(yè)氣象災害風險預測、農(nóng)業(yè)勞動適應管理和災害保險金融服務等提供了科學基礎(chǔ)與方法工具。
微生物組建模工程化助力生物修復。該研究開發(fā)了基于代謝模型的合成微生物組從頭設計工具SuperCC,建立“自上而下”和“自下而上”相結(jié)合的合成微生物組設計構(gòu)建體系,實現(xiàn)對污染物降解效率的大幅提升。該研究為合成微生物組的設計構(gòu)建提供理論支撐和技術(shù)方法,為污染環(huán)境的生物修復開辟新路徑。

