2024-07-10 15:49:32
7月8日，記者從南京農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，中國工程院院士、該校水稻遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人萬建民團(tuán)隊(duì)首次在分子遺傳學(xué)層面闡明了過量施加氮肥導(dǎo)致水稻無效分蘗形成的機(jī)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(shí)，團(tuán)隊(duì)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(xué)術(shù)期刊《自然遺傳學(xué)》上。
在稻田里施加氮肥會(huì)提高水稻產(chǎn)量，但過量施用卻會(huì)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(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。
“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?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡?、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授王春明告訴記者，銨離子需要通過細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，才能被水稻吸收利用。
“此次我們?cè)诘胤剿酒贩N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(yùn)的一道‘閘門’，可以調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白工作。”王春明介紹，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(dá)，促進(jìn)水稻對(duì)銨的吸收；在高氮條件下，它又能適當(dāng)提高轉(zhuǎn)錄因子OsTCP19的表達(dá)，促進(jìn)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(tuán)隊(duì)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(jìn)一步篩選出175份材料進(jìn)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(jìn)行3年的田間實(shí)驗(yàn)，通過基因敲除和過表達(dá)完成了從基因到表型的功能驗(yàn)證。
“我們通過基因組編輯和基因聚合技術(shù)，將OsGATA8-H導(dǎo)入現(xiàn)代栽培品種中?！蓖醮好鹘榻B，利用OsGATA8-H可以促進(jìn)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(píng)價(jià)，萬建民團(tuán)隊(duì)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(duì)水稻氮高效遺傳育種研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
返回頂部