中科院储成才研究员发现增加水稻氮肥利用效率、提高产量和促进早熟关键基因

  图:右边为对照,左边为NRT1.1A过表达植株。NRT1.1A过表达植株表现出生物量和产量增加,生育期缩短。  

  氮是植物需求量最大的矿质元素,也是促进作物增产的最重要因素之一。据统计,全世界每年施用氮肥超过1.2亿吨。氮肥大量施用不仅增加了农业生产成本,更为重要的是导致了包括气候变化、土壤酸化及水体富营养化等一系列环境灾难。此外,大量施用氮肥导致的作物“贪青晚熟”(开花和成熟延迟)现象,不仅影响(双季或三季中)后茬作物的播种,在高纬度地区,还可能由于后期温度较低而影响作物灌浆,导致作物产量的大幅降低。目前,主要作物诸如水稻、小麦等的氮肥利用效率低于40%,因此,如何提高作物氮肥利用效率增加作物产量,同时避免“贪青晚熟”一直是作物品种改良研究中的重要课题。

  中国科学院遗传发育所植物基因组学国家重点实验室储成才研究组经过多年研究,鉴定到一个控制水稻氮肥利用效率关键基因OsNRT1.1A。过量表达OsNRT1.1A在不同品种和不同氮肥条件下均可显著提高水稻产量,并能大幅缩短水稻成熟时间。在北京、长沙及海南等多年多点的田间试验表明,OsNRT1.1A过表达植株在高氮和低氮条件下均表现出显著增产效果。尤其在低氮条件下,OsNRT1.1A过表达株系小区产量以及氮肥利用效率最高可提高至60%。更为重要的是,OsNRT1.1A过表达植株即使在高氮条件下相较于对照品种可提早开花两周以上,从而有效缩短了水稻成熟时间。这些结果证明,该项研究成果为培育兼具氮高效利用、高产与早熟品种,克服农业生产中高肥导致的“贪青晚熟”问题提供了解决方案,具有巨大的应用潜力。该项研究成果于2018年2月23日(美国时间)在线发表在国际植物学研究领域顶尖杂志《植物细胞》上,同时配发了新闻(New approach to improve nitrogen use, enhance yield, and promote flowering in rice)。本项目得到国家科技部和中国科学院分子模块设计育种创新体系先导科技专项资助。

 

   

  


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责任编辑:齐宾遥 qiby

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