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科学家发现农作物氮高效利用基因

发布时间:2020-08-13 09:15:58 阅读: 来源:锯床厂家

本报讯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。(张巧玲)

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