科技日报,水稻关键基因或可实现低肥高产

据新华社伦敦电 中国科学家最新研究发现,水稻关键增产基因DEP1能调控氮肥高效利用,或可帮助改良水稻品种,实现少施肥高产量的目标。

中国科学家最新研究发现,水稻关键增产基因DEP1能调控氮肥高效利用,或可帮助改良水稻品种,实现少施肥高产量...

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...

中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东和中国水稻研究所钱前等人带领的科研团队近日在英国《自然-遗传学》杂志上报告说,DEP1是他们之前研究发现的一个中国超级稻增产关键基因。这次在历时5年的新研究中又发现,这个基因的等位突变体,在水稻营养生长期表现出对氮肥钝感,而在生殖发育期(花、种子、果实等的生长期)对氮的吸收和利用率提高。这就意味着可以通过基因调控在适当减少氮肥施用量的条件下实现水稻更高产量。

导语·中国大田网中国科学家最新研究发现,水稻关键增产基因DEP1能调控氮肥高效利用,或可帮助改良水稻品种,实现少施肥高产量的目标。研究人员介绍说,目前中国的水稻生产中,氮肥利用率仍比较低,造成大气污染及江河湖泊富营养化,而国际上对农作物氮高效利用的分子调控机制还知之甚少。

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。

进一步研究发现,DEP1基因负责编码的蛋白质是G蛋白伽马亚基。G蛋白是调控动植物生长发育非常重要的信号传导蛋白,包括阿尔法、贝塔和伽马3种亚基。研究人员还发现,减弱G蛋白中的阿尔法亚基或者增强贝塔亚基的活性,也能对水稻造成氮肥钝感效应。这说明,G蛋白的3种亚基都可以作为调控植物对环境中氮信号感知与响应的分子通道,这一信息对于水稻育种人员来说至关重要。

一般情况下,施用氮肥有助于农作物增产,但过多施肥既增加种植成本,又对环境不友好。中国科学家最新研究发现,水稻关键增产基因DEP1能调控氮肥高效利用,或可帮助改良水稻品种,实现少施肥高产量的目标。

“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。

研究人员介绍说,目前中国的水稻生产中,氮肥利用率仍比较低,造成大气污染及江河湖泊富营养化,而国际上对农作物氮高效利用的分子调控机制还知之甚少。因此,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。

中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东和中国水稻研究所钱前等人带领的科研团队28日在英国《自然-遗传学》杂志上报告说,DEP1是他们之前研究发现的一个中国超级稻增产关键基因。这次在历时5年的新研究中又发现,这个基因的等位突变体,在水稻营养生长期表现出对氮肥钝感,而在生殖发育期对氮的吸收和利用率提高。这就意味着可以通过基因调控在适当减少氮肥施用量的条件下实现水稻更高产量。

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。

进一步研究发现,DEP1基因负责编码的蛋白质是G蛋白伽马亚基。G蛋白是调控动植物生长发育非常重要的信号传导蛋白,包括阿尔法、贝塔和伽马3种亚基。研究人员还发现,减弱G蛋白中的阿尔法亚基或者增强贝塔亚基的活性,也能对水稻造成氮肥钝感效应。这说明,G蛋白的3种亚基都可以作为调控植物对环境中氮信号感知与响应的分子通道,这一信息对于水稻育种人员来说至关重要。

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。

研究人员介绍说,目前中国的水稻生产中,氮肥利用率仍比较低,造成大气污染及江河湖泊富营养化,而国际上对农作物氮高效利用的分子调控机制还知之甚少。因此,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。

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。

编辑:程梦

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