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杭州農業領域近日傳出的一則消息,讓無數業內人士和農民朋友興奮不已——市農科院生物技術研究所申請的『擬南芥耐鹽基因SRAT2及其應用』專利,於本月正式獲得國家知識產權局的國家發明專利授權。
『這也意味著,今後在高鹽度土壤中種植農作物,將成為現實。』市農科院的專家解釋說。
土壤鹽鹼化正制約著全球農業的發展市農科院生物技術研究所副所長阮松林博士專業從事植物分子生物學與蛋白質組學研究。
『目前,土壤鹽鹼化正制約著全球農業的發展。』他說,『原因首先是局地氣候的變化,例如乾旱等異常氣候的出現,容易導致土壤的乾結和鹽分的昇高;其次是工業污染,污染物進入土壤也會導致土壤的鹽鹼化。此外,還有農作過程中的過量施肥以及設施農業的大面積應用,也會讓土壤鹽鹼化加劇。』
據了解,目前,全球鹽漬土面積約為8.31億公頃,相當於1.07個澳大利亞的國土面積,約佔全球陸地面積的6.3%。而我國的鹽鹼稻田面積有661.5萬公頃,主要分布在西北乾旱地區、東部黃淮海平原和東北三江平原。
土壤鹽漬化是危害世界農業的一個重要的環境因素。阮松林說,土壤中高濃度的鹽分會使離子失衡、氧化傷害、水分虧缺、營養缺乏,並導致生物大分子被破壞、生長遲緩,甚至植株死亡。
找出控制植物耐鹽性的功能基因軍隊作戰講究『搶佔制高點』,在全球化背景下從事科學研究也需如此。而植物功能基因的發掘與利用,就是當今世界生物戰略資源競爭的制高點。
『一旦誰擁有更多的功能基因資源,誰就會在生物經濟競爭中掌握主動權。』市農科院生物技術研究所所長馬昇華研究員說。
於是,從2007年1月起,在市科技局的支持下,市農科院啟動實施了『基於蛋白質組學技術的植物耐鹽基因快速發掘及應用研究』的杭州市重大科技創新項目。
市農科院生物所的專家們從模式植物——水稻和擬南芥入手,開始研究。利用蛋白質組學等前沿技術,專家們篩選出控制植物耐鹽性的功能基因,並將其轉化應用於草莓、茄子、辣椒等蔬菜和花卉中。
阮松林告訴記者,普通擬南芥能夠耐受0.6%-0.7%的土壤鹽濃度,普通水稻能耐受的鹽濃度則為0.4%-0.5%。而在對照組中,新的擬南芥品種在0.8%-1%的鹽分脅迫條件下能夠正常生長,而新的水稻品種則在0.7%-0.8%的鹽分脅迫條件下可以正常生長。
『也就是說,對照組的鹽分耐受性有了明顯提高。』阮松林說。
據了解,在市重大項目研究的基礎上,由市農科院主持,中國農科院水稻研究所和吉林農業大學共同參與的『轉OsCYP2基因耐鹽水稻新品種培育』項目於2009年被列為國家農業部『轉基因生物新品種培育』重大科技專項的重點項目。
『申報專利是一件很有意義的事情』市農科院生物技術研究所從雜交水稻汕優10號等材料中自主克隆了15個耐鹽相關基因,其中8個耐鹽基因申報國家發明專利,今年6月初,第一個耐鹽基因正式獲得專利授權。緊接著,OsCYP2、SRAT1等耐鹽基因也即將獲得授權。
『從糧食安全和基因主權的角度,申報專利都是一件很有意義的事情。』阮博士告訴記者,幾年前,美國從我國的野生大豆中分離出了一種抗線蟲病基因,並取得了美國的發明專利。後來,國內有人要用這個基因,卻被告知要支付昂貴的專利使用費。
『這個時候,資源已經掌握在他人手裡了,很無奈!其實,這樣的例子不在少數,它們時刻在提醒我們,一定要掌握自主的基因專利。』阮松林說。
根據國際慣例,在科學研究階段,國外的基因專利還是免費的。一旦進行商業化生產,專利持有人就有權收取費用。有媒體報道,迄今為止,單單已知在美國提交的與基因相關的專利申請就超過三百萬件。
未來,缺乏淡水的海島地區也能種出水稻下一步,課題組將繼續對剩餘基因進行功能分析,並從已知功能的候選基因中選擇1至2個進行轉化應用,培育耐鹽性強的蔬菜、花卉和農作物品系。同時,還要闡明已知功能的基因耐鹽生理和分子機制,加速實現產業化應用。
阮松林算了一筆賬:假設使用耐鹽新品種,每畝蔬菜、花卉可增效100元計,杭州市約8萬公頃設施栽培面積,每年可增加經濟效益1.2億元,而整個浙江省16萬公頃設施栽培面積,每年將增效2.4億元。
『而在治鹽成本上的節省,又將是另外一筆可觀的收入。』阮松林測算,采用耐鹽新品種,我市每年可節約1.2億元的治鹽投入,而全省將可以節約2.4億元。
『我們還希望不斷拓寬抗逆基因的發掘和利用范圍,尋找出與高溫、低溫、乾旱、抗病等逆境相關的基因,培育出更多抗逆性能的作物。』市農科院生物技術研究所所長馬華昇說。
未來,利用植物耐鹽基因,在舟山等缺乏淡水的海島地區也能種出水稻、草莓等農作物。對此,市農科院的專家充滿信心。記者潘一峰通訊員潘賢春