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)新團隊帶頭人萬建民團隊首次在分子遺傳學(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(xué)術(shù)期刊《自然遺傳學(xué)》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(xué)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?！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(dāng)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(dǎo)入現(xiàn)代栽培品種中?！蓖醮好鹘榻B，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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