植物表型成像系統(tǒng)助力團隊研究促進玉米增產(chǎn)基因

       玉米主要用作動物飼料，也可供人類食用，一小部分用于生產(chǎn)生物燃料。世界范圍內，玉米年種植面積達1.8億公頃，年產(chǎn)量接近10億噸，是種植量較大的農(nóng)作物。由于全球變暖以及極端天氣狀況對農(nóng)業(yè)影響范圍越來越廣，研究新型玉米品種對保障充足的玉米產(chǎn)量極為重要，而通過選取促生長基因，育種者可以培育出改良的農(nóng)作物品種，即使遭遇氣候變化也能保證作物產(chǎn)量。
　　日前，來自比利時研究機構VIB-UGent的科學家發(fā)現(xiàn)了一種能顯著促進植物生長、提高玉米種子產(chǎn)量的基因——磷脂酶A1基因（PLA1），試驗結果表明提高該基因的表達，可以使雜交玉米種子產(chǎn)量增產(chǎn)10%到15%。
       在此項研究中，德克•英澤（Dirk Inzé）教授和希爾德·內利森（Hilde Nelissen）博士領導的VIB-UGent科學家團隊對玉米葉片發(fā)育的分子機制進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，磷脂酶A1的基因表達能夠顯著促進植物生長，并能使植物器官，如葉片、穗軸增大。細胞層面的研究結果也證明了磷脂酶A1能延長植物的生長期。希爾德·內利森博士稱：“表達磷脂酶A1的植物生長期更長，它們的植株更大，能夠產(chǎn)出更多籽粒，農(nóng)民從中受益。”
　　在比利時和美國進行的多季節(jié)田間試驗都表明，磷脂酶A1能增加玉米自交系和雜交種的生物量和種子產(chǎn)量。德克·尹澤教授稱：“玉米葉片作為研究模型為科學家提供了新的探索視角，對研究如何提高諸如玉米等重要農(nóng)作物的產(chǎn)量具有重要作用。”后續(xù)的研究重點在于揭示磷脂酶A1基因提高作物產(chǎn)量其背后更精確的分子機制。
　　另外，通過溫室實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)磷脂酶A1對植物應對干旱脅迫也發(fā)揮著作用。磷脂酶A1的促生長特性在一定程度上可以減緩因長期缺水對植物生長造成的不良影響�！蹲匀煌ㄓ崱罚∟ature Communications）發(fā)表了溫室試驗結果、及在比利時和美國進行的為期兩年的田間試驗結果 。
       比利時的田間試驗是與農(nóng)業(yè)漁業(yè)研究所（Institute for Agricultural and Fisheries Research, ILVO）合作研究的，VIB與ILVO戰(zhàn)略聯(lián)盟的一項任務就是將基礎研究成果轉化為實際的農(nóng)業(yè)應用。過去的幾十年里，比利時的玉米種植顯著增長，種植面積達24萬公頃，是該國種植面積最廣的農(nóng)作物之一。
       2017年10月，GCHERA世界農(nóng)業(yè)獎頒獎典禮在南京農(nóng)業(yè)大學舉行。比利時根特大學植物系統(tǒng)生物學中心主任德克•英澤（Dirk Inzé）教授憑借其在植物器官生長和生物量生產(chǎn)力研究中的突出貢獻，摘得該獎。
       德克教授長期致力于破解控制植物器官生長、生物量和結籽率的分子機理研究，是較早開展植物細胞周期調節(jié)通路研究的學者，帶領團隊發(fā)現(xiàn)了植物細胞周期調控的核心元件，并證實了這些元件可用于提高植物生長和作物產(chǎn)量。
       基于對植物細胞周期調控的研究，德克教授于1998年創(chuàng)立了CropDesign作物設計分公司，使用高通量表型成像系統(tǒng)（Traitmill-WIWAM植物表型成系統(tǒng)前身）鑒定出促進水稻產(chǎn)量性狀的關鍵基因。團隊成功組建定制成像機器人，可實時檢測擬南芥和玉米等植物的生長。
除了科研理念與成果的不斷創(chuàng)新，德克教授還致力于推動成果的應用轉化、助推相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由他推動建立的“根特農(nóng)業(yè)生物技術園區(qū)”是目前世界第二大植物生物技術集群，聯(lián)合了根特大學和生命科學院基礎植物研究力量，并有拜耳、巴斯夫、先正達等大型企業(yè)機構積極參與作物改良。
       北京博普特科技有限公司是WIWAM植物表型成像系統(tǒng)中國區(qū)總代理，全面負責其系列產(chǎn)品在中國市場的推廣、銷售和售后服務，在PLA1基因以及其它研究中，研究人員使用了WIWAM植物表型成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)代表了植物表型成像系統(tǒng)研究的世界較高水準，利用該系統(tǒng)進行研究的論文發(fā)表在Nature Biotechnology等等先進期刊上。