西农团队搞出大突破:小麦有了”耐盐高产基因搭档”,盐碱地能变粮田了!

最近，西北农林科技大学康振生院士团队传来好消息：他们第一次弄明白，TaGW2 和 TaVOZ1 这对 “基因搭档”，能通过两种办法帮小麦扛盐，还不耽误高产。这不仅填补了小麦耐盐研究的理论空白，还为培育 “又耐盐又高产” 的小麦新品种找到了精准目标，给我国盐碱地开发帮了大忙，下面跟着小编去了解一下吧。

一、盐碱地是小麦的 “克星”，老办法育种不管用

土壤变盐碱，就像土地 “生病” 了，全球大概有 10 亿公顷这样的地，我国也有 1.48 亿公顷，其中能开发成耕地的差不多有 2 亿亩。可小麦特别怕盐 ，土地里盐多了小麦根吸不上水;钠离子还会在小麦身体里堆积，伤细胞、影响光合作用，导致小麦苗发黄、分杈少、穗粒少，严重时甚至颗粒无收。

“我国北方很多灌溉区，因为长期浇水，土地慢慢变成了盐碱地，小麦常常减产 20%-30%。” 团队核心成员、西农教授王保通说。以前培育耐盐小麦，大多靠 “传统杂交”：找天生耐盐的品种，和普通品种杂交。但这种办法耗时久，而且很多耐盐品种虽然能在盐碱地活下来，却长得差、麦粒轻，产量上不去，满足不了实际种植需求。

要解决 “耐盐又高产” 的矛盾，关键得找到控制小麦耐盐的核心基因，弄明白它们是怎么工作的。康振生院士团队研究小麦抗逆分子育种已经 20 多年了，之前在小麦防病、找抗逆基因上有不少突破。这次为了实现 “小麦抗盐还不减产”，团队花了 5 年，终于锁定了 TaGW2-TaVOZ1 这对关键 “基因搭档”。

二、找到 “黄金基因搭档”，一个管高产，一个管抗盐

团队的研究，是从对比不同耐盐小麦的基因开始的。“我们选了两个经典品种：‘小偃 6 号’耐盐性强，‘中国春’耐盐性弱。把它们种在有盐胁迫的环境里，看基因表达有啥不一样，结果发现 TaGW2 和 TaVOZ1 这两个基因的变化最明显，在耐盐的‘小偃 6 号’里，这俩基因结合得更紧密、活性更高。” 团队博士生李阳解释。

这两个基因其实不算 “新面孔”：TaGW2 早就被证实和小麦粒重有关，要是它发生一点突变，小麦粒会更宽、更重，是培育高产小麦的重要目标;TaVOZ1 则是小麦应对逆境的 “老手”，遇到干旱、低温、高盐时，它能激活抗逆基因，帮小麦扛过去。但之前没人发现，这俩基因能一起合作，帮小麦耐盐。

为了确认它们的关系，团队做了酵母双杂交、双分子荧光互补等分子实验，第一次证实：土壤盐多的时候，TaGW2 的 C 端结构能精准 “抓住” TaVOZ1 的转录激活域，形成一个 “功能复合体”。“这就像找到一对‘黄金搭档’，一个负责‘保产量’，一个负责‘扛盐害’，它们结合到一起，就为‘耐盐 + 高产’打下了基础。” 王保通教授打了个通俗的比方。

三、两种办法帮小麦扛盐，又 “清障碍” 又 “开防线”

第一条路：给 “绊脚石” 贴标签，精准清理。细胞里有一种叫 “泛素” 的物质，就像 “降解标签”，细胞里的 “垃圾处理站”就会把它清掉。团队发现，TaGW2 有 “E3 泛素连接酶活性”，土壤盐多的时候，它会给小麦细胞里的 “抗盐抑制因子”贴上泛素标签，让这些 “绊脚石” 被快速清理掉。这样一来，小麦自身的抗盐基因就不会被抑制，抗盐机制就能顺利启动。

实验显示，TaGW2 功能正常时，小麦细胞里的 “抗盐抑制因子” 比它失效时少 40% 以上，而抗盐相关基因(比如帮小麦排钠离子的 TaNHX1、帮小麦调节水分的 TaP5CS)的活性能提高 2-3 倍。

第二条路：直接 “拧开开关”，激活抗盐防线。除了清理障碍，TaGW2-TaVOZ1 复合体还能主动出击。团队通过实验发现，这个复合体可以直接结合到抗盐基因的 “启动子区域”，就像用钥匙打开开关一样，让抗盐基因 “开工”，促进小麦合成脯氨酸，还能帮小麦把多余的钠离子排出去，减少盐对细胞的伤害。

“这两条路就是‘双保险’：一条负责‘减害’，把阻碍抗盐的东西清掉;一条负责‘增益’，激活抗盐的机制。” 康振生院士总结。而且因为 TaGW2 本身能管产量，所以小麦耐盐的同时，不会像以前那样减产。

在模拟盐碱地的实验里，经过基因优化的小麦表现特别好：在含盐量 0.3% 的土壤里，它的发芽率比普通小麦高 35%，苗期叶子枯萎的比例少 50%，成熟时有效分杈多 20%，粒重只比在正常土壤里少 8%。“这意味着，优化后的小麦在中度盐碱地里，既能好好长，产量还能保持高水平。” 王保通说。

目前，团队已经和国内多家种子企业合作，开始培育耐盐小麦新品种，第一批含有这个 “基因搭档” 的小麦品系，已经进入田间鉴定阶段。未来，随着研究深入，还能培育出更适合不同类型盐碱地的小麦品种，让更多原本 “沉睡” 的盐碱地，变成能产粮的 “高产田”。