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杭州农业领域近日传出的一则消息,让无数业内人士和农民朋友兴奋不已——市农科院生物技术研究所申请的“拟南芥耐盐基因SRAT2及其应用”专利,于本月正式获得国家知识产权局的国家发明专利授权。
“这也意味着,今后在高盐度土壤中种植农作物,将成为现实。”市农科院的专家解释说。
土壤盐碱化正制约着全球农业的发展市农科院生物技术研究所副所长阮松林博士专业从事植物分子生物学与蛋白质组学研究。
“目前,土壤盐碱化正制约着全球农业的发展。”他说,“原因首先是局地气候的变化,例如干旱等异常气候的出现,容易导致土壤的干结和盐分的升高;其次是工业污染,污染物进入土壤也会导致土壤的盐碱化。此外,还有农作过程中的过量施肥以及设施农业的大面积应用,也会让土壤盐碱化加剧。”
据了解,目前,全球盐渍土面积约为8.31亿公顷,相当于1.07个澳大利亚的国土面积,约占全球陆地面积的6.3%。而我国的盐碱稻田面积有661.5万公顷,主要分布在西北干旱地区、东部黄淮海平原和东北三江平原。
土壤盐渍化是危害世界农业的一个重要的环境因素。阮松林说,土壤中高浓度的盐分会使离子失衡、氧化伤害、水分亏缺、营养缺乏,并导致生物大分子被破坏、生长迟缓,甚至植株死亡。
找出控制植物耐盐性的功能基因军队作战讲究“抢占制高点”,在全球化背景下从事科学研究也需如此。而植物功能基因的发掘与利用,就是当今世界生物战略资源竞争的制高点。
“一旦谁拥有更多的功能基因资源,谁就会在生物经济竞争中掌握主动权。”市农科院生物技术研究所所长马升华研究员说。
于是,从2007年1月起,在市科技局的支持下,市农科院启动实施了“基于蛋白质组学技术的植物耐盐基因快速发掘及应用研究”的杭州市重大科技创新项目。
市农科院生物所的专家们从模式植物——水稻和拟南芥入手,开始研究。利用蛋白质组学等前沿技术,专家们筛选出控制植物耐盐性的功能基因,并将其转化应用于草莓、茄子、辣椒等蔬菜和花卉中。
阮松林告诉记者,普通拟南芥能够耐受0.6%-0.7%的土壤盐浓度,普通水稻能耐受的盐浓度则为0.4%-0.5%。而在对照组中,新的拟南芥品种在0.8%-1%的盐分胁迫条件下能够正常生长,而新的水稻品种则在0.7%-0.8%的盐分胁迫条件下可以正常生长。
“也就是说,对照组的盐分耐受性有了明显提高。”阮松林说。
据了解,在市重大项目研究的基础上,由市农科院主持,中国农科院水稻研究所和吉林农业大学共同参与的“转OsCYP2基因耐盐水稻新品种培育”项目于2009年被列为国家农业部“转基因生物新品种培育”重大科技专项的重点项目。
“申报专利是一件很有意义的事情”市农科院生物技术研究所从杂交水稻汕优10号等材料中自主克隆了15个耐盐相关基因,其中8个耐盐基因申报国家发明专利,今年6月初,第一个耐盐基因正式获得专利授权。紧接着,OsCYP2、SRAT1等耐盐基因也即将获得授权。
“从粮食安全和基因主权的角度,申报专利都是一件很有意义的事情。”阮博士告诉记者,几年前,美国从我国的野生大豆中分离出了一种抗线虫病基因,并取得了美国的发明专利。后来,国内有人要用这个基因,却被告知要支付昂贵的专利使用费。
“这个时候,资源已经掌握在他人手里了,很无奈!其实,这样的例子不在少数,它们时刻在提醒我们,一定要掌握自主的基因专利。”阮松林说。
根据国际惯例,在科学研究阶段,国外的基因专利还是免费的。一旦进行商业化生产,专利持有人就有权收取费用。有媒体报道,迄今为止,单单已知在美国提交的与基因相关的专利申请就超过三百万件。
未来,缺乏淡水的海岛地区也能种出水稻下一步,课题组将继续对剩余基因进行功能分析,并从已知功能的候选基因中选择1至2个进行转化应用,培育耐盐性强的蔬菜、花卉和农作物品系。同时,还要阐明已知功能的基因耐盐生理和分子机制,加速实现产业化应用。
阮松林算了一笔账:假设使用耐盐新品种,每亩蔬菜、花卉可增效100元计,杭州市约8万公顷设施栽培面积,每年可增加经济效益1.2亿元,而整个浙江省16万公顷设施栽培面积,每年将增效2.4亿元。
“而在治盐成本上的节省,又将是另外一笔可观的收入。”阮松林测算,采用耐盐新品种,我市每年可节约1.2亿元的治盐投入,而全省将可以节约2.4亿元。
“我们还希望不断拓宽抗逆基因的发掘和利用范围,寻找出与高温、低温、干旱、抗病等逆境相关的基因,培育出更多抗逆性能的作物。”市农科院生物技术研究所所长马华升说。
未来,利用植物耐盐基因,在舟山等缺乏淡水的海岛地区也能种出水稻、草莓等农作物。对此,市农科院的专家充满信心。记者潘一峰通讯员潘贤春