近日，中国农科院作物科学研究所周文彬研究员领衔，在水稻中研究发现了水稻高产基因（OsDREBIC）。研究表明，OsDREBIC能够同时提高光合作用效率和氮素利用效率，并显著提高作物产量。此外，OsDREBIC可使水稻提前抽穗，缩短生育期。

　　图片说明：OsDREB1C 促进水稻高产早熟（中国农科院供图）

　　据悉，该研究为培育更加高产、氮肥高效以及早熟的作物品种提供了重要基因资源，为实现作物高产和资源高效利用提供了潜在的解决方案，对未来作物生产方式变革具有重要的理论价值和指导作用。7月22日，相关研究成果在国际著名学术期刊《科学（Science）》杂志以研究长文的形式在线发表。中国农科院作物科学研究所博士研究生魏少博和李霞博士为该论文的共同第一作者，周文彬研究员为通讯作者。

　　上世纪60年代开始的绿色革命，通过作物品种选育以及栽培管理技术的提高，实现了作物产量大幅提升。然而，近年来作物单产增长缓慢，全球约24－39%的玉米、水稻、小麦以及大豆种植区域单产处于停滞不前甚至下降的态势。此外，施用氮肥是农作物增产的重要措施之一，我国是世界化肥消费第一大国，每年氮肥用量占世界总施用量的35%以上。近年来，大量氮肥的过量施用不仅没有带来作物产量的持续提高，反而导致了严重的环境污染问题（如土壤酸化、水体富营养化、温室气体排放等）。因此，进一步提高作物单产和氮肥利用效率需要新的途径和策略。

　　在该项研究中，研究人员从光合碳同化和氮素吸收利用协同调控产量出发，以先前报道的潜在参与调控玉米光合作用的118个转录因子为切入点，通过分析它们在水稻中的同源基因在光下和低氮条件下的诱导表达情况，在水稻中鉴定到一个同时受光和低氮诱导表达的转录因子OsDREBIC。

　　研究发现，OsDREBIC基因能提高水稻光合作用效率和氮素利用效率。OsDREBIC过表达植株较野生型光合碳同化速率显著提高，在光下生长速度更快，并且叶片中积累更多光合同化产物。同时，过表达植株对氮素的吸收转动能力增强，并能将更多的氮素分配到籽粒中，氮素利用效率显著提高。大田氮肥试验表明，在不施用氮肥条件下，OsDREBIC过表达植株产量已达到甚至高于野生型施用氮肥条件下的产量水平。

　　OsDREBIC基因还可显著提高水稻产量。团队通过2018年至2022年间在北京、三亚、杭州的多年多点田间试验发现，在水稻品种“日本睛”中过表达OsDREBIC基因，较野生型可实现水稻显著增产，产量提高41.3-68.3%，收获指数提高40.3-55.7%；在栽培稻品种“秀水134”中过量表达该基因，较野生型产量提高30.1－41.6%，同时收获指数提高14.8－15.7%。

　　此外，研究意外发现，过表达OsDREBIC可使水稻抽穗期提前，并缩短整个生育周期。在北京种植条件下，在水稻品种“日本晴”中过表达该基因可较野生型提前抽穗13－19天；在栽培水稻品种“秀水134”中过表达该基因，抽穗期可至少提前2天。

　　进一步分子机理解析表明，OsDREBIC转录因子在植物体内起到“分子开关”的作用，通过分别与调控光合作用、氮素吸收转动以及开花等途径的多个靶基因结合，激活这些基因的表达，进而调控水稻的光合效率、氮素利用效率以及抽穗期。