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中外合作研究:北历史教训将来气候变化速率可能超过小麦育种效率

中新网北京9月30日电 (记者 孙自法)气候变化怎样影响小麦等农作物育种、生长和产量?进而如何影响全球粮食安全?长期以来在学界备受关注。

中国科学院大气物理研究所张天一研究员和中国农业科学院贺勇研究员联合国际著名小麦育种学家罗恩·德波(Ron DePauw)教授等中外12家科研机构研究人(ren)员最新完成一项研究发现,北美未来气候变化速率可能超过小麦育种效率。因此,为应对(dui)气候变化对(dui)粮食安全的(de)影响,亟需提高小麦育种速率,优化种质,切实增强小麦育种耐热性。

张天一研究员介绍说,近年来,席卷全球的(de)高温热害已成为限制小麦生产的(de)突出问题,如何通过育种提升小麦的(de)气候适应性是(shi)全球研究的(de)热点问题。但是(shi),由于数据的(de)缺失,真实小麦育种对(dui)气候变化究竟有多大适应作用尚不清楚。针对(dui)这个问题,中外12家科研机构通过开展合作研究,收集到1961-2018年北美92个小麦育种站的(de)85770条数据,针对(dui)北美小麦育种对(dui)气候变化的(de)真实响应和适应作用提出第一手证据。

研究结果显示,1961-2018年冬小麦和春小麦品种对(dui)气候的(de)响应不同:对(dui)于冬小麦来说,温度每增加1摄氏度,新品种产量降低3.6%,对(dui)照品种产量降低5.5%,这说明冬小麦育种的(de)耐热性是(shi)在增强;对(dui)于春小麦而言,温度每增加1摄氏度,新品种产量降低7.5%,对(dui)照品种产量降低7.1%,说明春小麦育种的(de)耐热性并没有提升甚至有可能下降。研究团队(tuandui)(dui)认为,其主要原因是(shi)北美冬小麦和春小麦新品种和对(dui)照品种对(dui)于极端高温的(de)响应差异所致。

未来不同品种小麦产量相对(dui)于基准气候下对(dui)照品种的(de)变化趋势。 中科院大气所 供图 未来不同品种小麦产量相对(dui)于基准气候下对(dui)照品种的(de)变化趋势。 中科院大气所 供图

基于历史上冬春小麦的(de)育种趋势,中外合作研究团队(tuandui)(dui)进一步预估未来气候变化趋势对(dui)不同小麦品种的(de)影响称,未来增温造成小麦生长季极端高温出现概率显著增加,这将造成未来气候变暖对(dui)产量的(de)负面影响逐渐超过育种优势(youshi)。他(ta)们(men)估测:按照当前育种效率,当温度增加6.0摄氏度时,冬小麦新品种产量将下降到基准气候中对(dui)照品种的(de)产量水平;对(dui)于春小麦来说,该温度阈值(临界值)是(shi)3.6摄氏度。研究团队(tuandui)(dui)提醒说,真实的(de)小麦育种在耐热性上的(de)表现并不乐观,如何通过育种手段应对(dui)越发严重的(de)高温热害对(dui)于小麦育种家来说依然是(shi)一个重大的(de)挑战,这方面后续需要进一步加强相关研究。

张天一指出,使用常规小麦育种方法育成一个新品种需要花费至少10年时间(shijian),这可能慢于未来气候变暖的(de)发展态势。因此,鉴定小麦耐热基因,构建(jian)基于基因选择技术的(de)小麦育种新方法,提高育种速率,优化小麦种质,切实增强小麦育种耐热性,对(dui)规避由气候变化引起的(de)粮食安全问题具有重要科学意义。

中外合作完成的(de)这项气候变化影响粮食作物研究的(de)重要成果论文,9月30日在国际学术期刊《自然-通讯》(Nature Communications)上线发表。

张天一表示,虽然最新研究是(shi)基于北美地区小麦数据得出的(de)结果,但对(dui)于包括中国在内的(de)全球在气候变化背景下,对(dui)小麦及相关农作物育种均有重要借鉴和参考意义。其中,根据中国农业气象分析,自1980年以来,温度每增加1摄氏度,小麦产量降低2.1-2.9%,这说明中国小麦也正遭受来自高温热害的(de)农业灾害影响。(完)

【编辑:黄钰涵】

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