记者从中国科学院获悉，中国科学院遗传与发育生物学研究所科研团队与中国科学院生物物理研究所、中国科学院东北地理与农业生态研究所和中国农业大学等单位合作，以耐盐碱作物高粱为材料首次发现农作物耐碱基因AT1及其作用机制。大田实验证明该基因可显著提升高粱、水稻、谷子和玉米等耐盐碱作物种质产量，在改良盐碱地综合利用中具有重大应用前景。
相关研究成果于北京时间2023年3月24日凌晨3点发表于《科学》杂志。
联合国粮农组织调查数据显示，截止到2015年，全球超过10亿公顷盐渍化土壤因盐碱程度过高而不能被有效利用，其中盐碱化土约占盐渍化土壤的60%。如果能将这部分土地利用起来，全球粮食产量将有望大幅度提升。
据专家介绍，盐碱地分为盐化土壤和盐碱化土壤两种主要类型，盐化土壤主要是含有NaCl、Na2SO4等中性盐，pH值接近中性。目前全球在植物耐盐研究方面方法较成熟且研究力量集中，已取得了很多成果，但对于植物（作物）耐碱机制仍了解较少。
针对这个难题，研究团队独辟蹊径，通过全基因组大数据关联分析耐盐碱差异大的高粱资源，发现了主效耐碱基因AT1，该基因与水稻的粒形调控基因GS3同源。首次揭示了高等生物高抗盐碱的分子机制，并发现AT1的调控机制在主要粮食作物水稻、玉米及小作物谷子中也高度类似。
在重大理论突破基础上，合作团队对高粱进行耐盐碱育种改良，在宁夏平罗盐碱地（pH 9.10）进行的大田实验表明，AT1基因的利用能够使高粱籽粒增产20.1%，全株生物量（青贮用）增加近30.5%。进一步将AT1基因用于改善主要禾本科作物水稻、谷子和玉米等的耐盐碱性，在吉林大安盐碱地（pH 9.17）不同作物年增产约24.1-27.8%，在宁夏平罗盐碱地（pH 9.10）谷子增产近19.5%，同时发现该基因的修饰也能显著增强玉米在盐碱地的存活率。
研究人员预测，如果全球20%的盐碱地种植AT1基因改良的作物，可每年为全球增产至少2.5亿吨粮食，从而提高盐碱地产能。
中国科学院遗传与发育生物学研究所副所长黄勋表示，该成果是面向我国农业生产方面的重大需求，从基础研究着手解决实际问题的典型案例。
