小麦光合作用遗传改良的进展以提高产量

《Journal of Integrative Agriculture》：Advances in genetic improvement of wheat photosynthesis for yield enhancement

　　

朱俊|范宇杰|李彤|吕国峰|刘健|张勇|吴红亚|别同德|倪中福|刘大同|高德荣

中国农业部与江苏省农业科学院联合设立的“长江中下游小麦生物与遗传改良重点实验室”，地址：江苏省扬州市225007

摘要

小麦（Triticum aestivum L.）作为世界三大主要粮食作物之一，仍面临提高产量以确保粮食安全的挑战。光合作用是地球上最基本的能量转化过程，为植物生物量的形成提供了主要来源。20世纪中叶的第一次“绿色革命”采用了Rht-B1b或Rht-D1b等矮化基因，这些基因使植株高度降低了30-50%，并显著增强了抗倒伏能力。结合化肥和农药的广泛使用，这些技术进步大幅提升了全球小麦产量。然而，由于矮化基因带来的产量提升效果已趋于稳定，进一步通过降低植株高度来提高产量遇到了瓶颈，同时加剧了依赖化肥的农业对环境的影响。根据联合国粮农组织的预测，到2050年全球小麦需求将增加60%，因此迫切需要创新的技术策略来实现产量的第二次飞跃。改善光合作用——这一生物量积累的核心驱动力——为克服当前的产量限制提供了有希望的途径。本文综述了小麦光合作用研究的最新进展，重点探讨了光合碳同化与籽粒产量之间的关系，指出了关键的科学问题，明确了未来的研究方向，并提出了通过优化光合作用来提高小麦产量的技术策略。如今，小麦育种正迎来第二次“绿色革命”，这场革命以高效利用太阳能为动力。