生物技术助推滩涂盐碱地变成绿色粮仓宝地

土壤盐渍化是影响作物品种的推广以及产量和品质的主要限制因素。全球超过20%（10 亿公顷）的盐渍化土壤。我国耕地盐渍化已达1 亿公顷，且灌溉和施肥不当造成现有耕地日趋盐渍化，此外，还有1亿公顷的内陆盐碱地和3500万亩的沿海滩涂，滩涂盐碱区粮食产量仅为中高产地的25%~40%。盐渍化严重影响农作物的生长发育以及产量和品质，如果盐碱地实现亩产200-300公斤，我国可增产粮食500亿公斤，多养活约2亿人。因此，利用生物技术培育适宜盐碱地种植的作物品种或提高作物对耐盐碱性，是开发沿海滩涂和盐碱地变成耕地的有效策略，对保障国家粮食安全和农业可持续发展具有重要的战略意义。

近年来风靡全球的基因组编辑技术通过对目标性状基因进行修饰，能大幅度提高目标性状聚合的精准度和加快聚合育种进程，在作物遗传改良和品种培育中具有重大应用前景。高粱是盐碱耐受性较好的作物，中国科学院谢旗研究员等从高粱中挖掘出一个调控耐碱的主效基因AT1。AT1基因编辑的高粱的耐盐碱性明显增强，在宁夏地区盐碱地的籽粒增产超20%，青贮用高粱的生物量增加超30%。水稻是盐敏感作物，利用自然突变的AT1/GS3基因培育出“鸿香稻93”和“中科发5号”等水稻品种，在东北地区田间表现出比其他主栽品种更好的盐碱耐受性和产量优势。在吉林省高碱性的盐碱地上，AT1基因编辑的水稻、谷子和玉米增产在22%以上。此外，南京农业大学郭振飞教授等通过基因编辑MtZPT2-2能有效提高苜蓿耐盐性，为苜蓿的耐盐性改良提供了新思路。随着植物功能基因组学、合成生物学和基因编辑技术的不断发展和深度融合，分子智能设计育种技术将为农作物耐盐碱性遗传改良与育种提供前所未有的新机遇，为应对全球粮食生产和人类健康安全等重大战略需求做出贡献。

土壤有益根际微生物通过协作和竞争形成稳定的群落结构，在调节植物根际环境、抗逆性、生长发育以及产量和品质等方面具有重要作用。利用微生物技术开发盐碱地专用微生物肥料是提高盐碱耕地作物产量的环境友好策略。北方民族大学杨国平教授等分离筛选出一些优良菌株并开发成微生物有机肥料，能显著提高作物的抗盐碱性。在宁夏盐碱化严重的土壤，微生物有机肥料的施用能在玉米根际形成优势菌群，突破了盐碱地里种植作物很难出苗的瓶颈，让玉米在盐碱地里正常生长，出苗率达到85%。玉米抗盐碱微生物肥料，具有低成本、简易有效、持久改善盐碱地土壤结构等优点，施用3年后，有益微生物菌群能在盐碱地定殖。目前该产品已在新疆、内蒙古等地示范推广。中国农业科学院张瑞福研究员等开发了多种盐碱地专用的微生物肥料，在山渤海粮仓基地的不同盐浓度下，微生物肥料能使种植小麦和玉米增产达17-27%。此外，山东农业大学高峥教授等利用盐生植物碱蓬根际土中分离的优良菌株改良土壤的理化特性和细菌群落，进而促进盐胁迫下玉米的根系发育、幼苗长势和光合性能。这些研究成果将盐碱地治理技术与微生物技术高度融合，建立的耐盐微生物、土壤和植物之间的互作关系，为开发沿海滩涂和盐碱地变成耕地提供新策略，有助于突破我国18亿亩耕地资源的约束和保障国家粮食安全，开启了盐碱地利用的新纪元。