5月21日,山东省人民政府新闻办公室举行“矢志创新发展 建设科技强省”科技人才系列记者见面会,邀请4位科技工作者围绕“勇担使命服务国家战略”主题与记者见面交流。
“我的研究领域主要聚焦于光合作用机理与高光效农业。”济南大学生物科学与技术学院院长、教授秦晓春表示,光合作用与粮食、能源和环境问题密切相关,她致力于揭示自然光合“高效吸能、传能和转能”的奥秘。
“我们以多种多样的光合生物为研究对象,深入探讨了光合细菌与绿色植物的光反应中心与捕光天线的结构,以及这些结构与吸能、传能和转能关系。”秦晓春介绍,他们研究了从深海环境吸收远红光到吸收可见光,从水生到登陆、从登陆到适应的进化过程中,光合作用捕光机理的演变。
基于这些研究,秦晓春团队将这些理论应用于实践,为设计和改造作物以提高光能利用效率提供新的理论支持和思路,助力了山东农业高质量发展。
“主要是精准补光技术的应用和高光效小麦育种的推广。”秦晓春说,自2017年起,他们就与小麦育种企业合作,将补光技术应用于小麦加代育种。通过在冬季温室或培养室内,按需补充特定强度、特定颜色的光,并配合适宜温度,成功实现了小麦3个月完成全生育期。
“在北方气候下,大田通常一年只能种植一季冬小麦,但合作企业(如淄博禾丰种业)利用这项技术,实现了‘一年三代’的快速育种。”秦晓春说,“由于成本增加不高且操作简便,农民也能轻松掌握,我们称之为‘农民的育种加速器’。”
“植物95%的生物量来自光合作用,因此提高光能利用率是增产的关键。”秦晓春介绍,他们还与育种企业联合成立了高光效循环农业科学院,从小麦的株型、叶片性状、色素含量以及冠层光分布等多个维度,综合评价其光合能力,筛选高产品种。
目前,与秦晓春合作的企业已创制小麦种质1500多份,育成品系5000多个,其中国审品种12个、省审品种32个。
“此外,我们还有一些储备技术,比如发现了一些能高效利用远红光的植物,并解析了它们的特殊捕光结构。”秦晓春说,未来,如果能将这种红外光捕获能力转移到作物上,就能大幅拓宽作物对太阳光谱的利用范围,进一步提升产量。
目前,秦晓春团队率先在国际上开展了植物捕光天线结构改造的探索,研究成果已在《自然植物》《自然通讯》等知名期刊上发表,并入选了2019年中国科学十大进展。秦晓春说:“接下来,我们团队将重点研究如何优化作物的捕光能力、拓展光谱利用范围,对此我们充满信心。”
(大众新闻·农村大众记者 李兆兴)