暮春的霜冻延误了种子的萌芽,初秋的霜冻降低了农作物收成的质量和产量,冬季的低温降低了越冬作物存活的机会。一场场气象灾害常常致使农作物和果树遭受灭顶之灾。
近日,新疆维吾尔自治区农科院微生物应用研究所宣布:一种抗寒基因已被成功地从高山雪莲中提取出来,农作物只要被转入这种基因,就可在春寒秋霜中照常生长。雪莲是天山上植物分布最高上限的惟一大型高等植物,研究表明,雪莲具有很强的利用有效积温的生理功能,能在高海拔和月平均温度仅3℃~5℃环境下快速生长,完成其生长期,耐寒能力很高。
新疆维吾尔自治区农科院微生物应用研究所研究员艾秀连介绍说,温度是植物生长发育所必需的环境因子,影响植物生长发育的所有过程,其中冻害是限制作物产量和植物分布的一个主要因素。因此,各国政府与科研机构都一直非常重视和鼓励从事植物冻害机理的研究,期待从中找出提高植物抗寒性的方法。 l970年,冷驯化能调节植物基因的表达被首次发现,从而合成新的蛋白质。随后,在大多数植物的抗冷性诱导过程中,均发现了此类蛋白质的存在。人们在分析这些蛋白质的理化性质时,发现它们与植物的抗寒性密切相关,因此,把这些蛋白质叫做冷驯化蛋白或冷调节蛋白等。国内外对农作物基因组学研究较多,但对高山抗寒高等植物和名贵药材的基因组学还无人涉足。从雪莲中直接分离抗寒基因由于受多基因控制,技术难度很大。这项投资达31万元的国家自然科学基金项目,从前期构建低温诱导雪莲的CDNA差碱文库和野生雪莲全长CDNA文库,得到抗寒的差异片段,到从文库中得到全长CDNA和对其片段进行序列测定,最终发现多种与抗寒有关的基因,历经5年,终于从天山一号冰川雪莲中首次分离出抗冻蛋白基因。
??这种抗寒抗逆基因转入棉花、小麦、水稻、玉米、各种蔬菜等作物,可产生巨大的经济效益,尤其是可挽回新疆4-5月的春寒对农作物造成的经济损失,甚至可使农作物提前早播或延长种植期,把对霜冻敏感的农作物改造成耐霜冻的农作物。比如将抗寒基因转入农作物及蔬菜,使作物安全越冬或冬季正常生长;将抗寒基因转入草坪,可维持四季绿色环境,其社会经济和环境生态价值则更高。这样可以节省大量能源,减少资金投入和污染,具有普遍的推广意义,显示出该项目研究成果具有广阔的应用前景和巨大的市场潜在需求。另外,这种抗寒基因对医学及食品加工等也有很大的作用。更为值得关注的是,携带抗冻基因的农作物种子身价不斐,市场前景不可限量。比如哈尔滨师范大学将冷水鱼抗寒基因转入番茄中培育新的抗寒番茄,其种子每公斤可卖到2.4万美元。据悉,新疆转基因技术比较成熟,预计两三年后,就可以培育出携带抗冻基因的农作物种子,到时北疆的果树不须埋土就可顺利越冬,大棚蔬菜在低温下能正常生长,从而实现农作物像雪莲那样“傲霜斗雪”的梦想。 |