2024-07-10 15:49:32
7月8日，記者從南京農(nóng)業(yè)大學獲悉，中國工程院院士、該校水稻遺傳育種創(chuàng)新團隊帶頭人萬建民團隊首次在分子遺傳學層面闡明了過量施加氮肥導致水稻無效分蘗形成的機理，從水稻自然群體中發(fā)掘出能高效吸收利用氮素的單倍型轉(zhuǎn)錄因子OsGATA8-H。同時，團隊結(jié)合基因編輯和回交育種技術(shù)，創(chuàng)制了高效吸收利用氮素的水稻品種材料。相關(guān)成果發(fā)表在國際學術(shù)期刊《自然遺傳學》上。
在稻田里施加氮肥會提高水稻產(chǎn)量，但過量施用卻會加劇水稻無效分蘗，降低水稻產(chǎn)量和氮素利用效率。如何幫助水稻調(diào)控氮的吸收，成為科學家關(guān)注的熱點。
“氮肥施加到農(nóng)田以后，以兩種形式存在，一種是銨態(tài)氮，一種是硝態(tài)氮。在稻田中，氮肥以銨態(tài)氮形式存在得更多。”論文共同通訊作者、南京農(nóng)業(yè)大學教授王春明告訴記者，銨離子需要通過細胞膜上的轉(zhuǎn)運蛋白，才能被水稻吸收利用。
“此次我們在地方水稻品種中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄因子OsGATA8-H。它類似調(diào)控銨離子轉(zhuǎn)運的一道‘閘門’，可以調(diào)控轉(zhuǎn)運蛋白工作?！蓖醮好鹘榻B，這道“閘門”可以雙向調(diào)控氮素利用效率。在低氮條件下，“閘門”通過增加水稻轉(zhuǎn)錄蛋白OsAMT3.2的表達，促進水稻對銨的吸收；在高氮條件下，它又能適當提高轉(zhuǎn)錄因子OsTCP19的表達，促進更多分蘗發(fā)育成有效分蘗，減少無效分蘗形成。
王春明說，2013年起，團隊從近萬份水稻育種材料中篩選出1000份性狀明顯分離的地方品種。在此基礎(chǔ)上，他們又進一步篩選出175份材料進行全基因組測序和基因組關(guān)聯(lián)分析，最終找到OsGATA8-H并進行3年的田間實驗，通過基因敲除和過表達完成了從基因到表型的功能驗證。
“我們通過基因組編輯和基因聚合技術(shù)，將OsGATA8-H導入現(xiàn)代栽培品種中。”王春明介紹，利用OsGATA8-H可以促進水稻吸收氮肥中的營養(yǎng)和水稻有效分蘗形成，提高水稻產(chǎn)量。
國際專家評價，萬建民團隊鑒定了氮高效關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子OsGATA8-H并探索了等位基因多樣性，獲得了系統(tǒng)深入的原創(chuàng)性成果。在現(xiàn)代水稻品種中發(fā)現(xiàn)優(yōu)異單倍型OsGATA8-H，將對水稻氮高效遺傳育種研究產(chǎn)生深遠影響。
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