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遗传发育所发现农作物氮高效利用基因

摘要 : 中科院遗传与发育生物学研究所傅向东团队发现,中国超级稻增产关键基因DEP1在水稻氮高效利用方面能起到关键作用,从而找到一条在保证粮食总产量不断提高的同时,提高氮肥利用效率、降低水稻生产成本且减少环境污染的可持续发展农业新途径。4月28日,《自然—遗传学》杂志在线发表了该研究成果。

中科院遗传与发育生物学研究所傅向东团队发现,中国超级稻增产关键基因DEP1在水稻氮高效利用方面能起到关键作用,从而找到一条在保证粮食总产量不断提高的同时,提高氮肥利用效率、降低水稻生产成本且减少环境污染的可持续发展农业新途径。4月28日,《自然—遗传学》杂志在线发表了该研究成果。

“追求农作物单位面积产量的稳定和提高,历来是作物育种家的最终目标。”傅向东表示,半矮秆作物带来的“绿色革命”成功提升了农作物的收获指数,为进一步增产,就要提供给农作物更多的氮肥。然而,过多的氮肥施用会导致环境污染。

统计显示,我国目前水稻的氮肥利用率很低,其中约有63%~72%的氮分别以氮气、一氧化二氮等形式排入环境并流失,从而造成大气污染及江河湖泊富营养化。因此,发现农作物中的氮高效利用基因尤为迫切。

傅向东团队发现,之前克隆的水稻增产关键基因DEP1在水稻的氮肥高效利用方面也发挥着重要调控作用。DEP1基因的等位突变体在营养生长期表现出对氮肥钝感,但在生殖发育期对氮的吸收和利用率提高,最终使得水稻在适当减少施氮肥条件下有更高产量。

研究人员还发现,DEP1基因能够编码植物G蛋白γ亚基。G蛋白是调控动植物生长发育的重要信号传导蛋白,包括a、b和γ亚基。减弱Ga或增强Gb亚基的活性,均能对水稻造成氮肥钝感效应。这表明G蛋白参与调控植物对环境中氮信号的感知与响应,人为调控G蛋白信号途径能在同等肥力条件下带来水稻的稳步增产。

专家表示,水稻DEP1基因这一新功能的发现,为“生态友好型”水稻高产和稳产提供了保证,也为揭示农作物氮高效利用的分子调控机制提供了线索。

文章链接:

 

Heterotrimeric G proteins regulate nitrogen-use efficiency in rice. Hongying Sun, Qian Qian, Kun Wu, Jijing Luo, Shuansuo Wang, Chengwei Zhang, Yanfei Ma, Qian Liu, Xianzhong Huang, Qingbo Yuan, Ruixi Han, Meng Zhao, Guojun Dong,Longbiao Guo, Xudong Zhu, Zhiheng Gou, Wen Wang, Yuejin Wu, Hongxuan Lin &Xiangdong Fu. Nature Genetics (2014).doi:10.1038/ng.2958

 

来源: 中国科学报 浏览次数:116

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