南京農(nóng)業(yè)大學(xué)徐國華教授課題組最近從水稻中發(fā)現(xiàn)了一種受細(xì)胞pH調(diào)控的硝酸鹽運輸?shù)鞍祝^量表達(dá)該基因可促進(jìn)水稻從土壤中吸收更多的氮，提高水稻產(chǎn)量和氮素利用效率。相關(guān)研究結(jié)果日前發(fā)表在《美國科學(xué)院院報》上。
水稻是主要的糧食作物，養(yǎng)活全球近50％的人口。水稻高產(chǎn)離不開氮肥的施用，但目前我國水稻氮肥利用率平均只有35％。為了提高水稻產(chǎn)量，不得不大量使 用氮肥，這不僅浪費了資源和能源，而且加劇了土壤酸化、水體富營養(yǎng)化和農(nóng)業(yè)溫室氣體排放等一系列生態(tài)環(huán)境問題。因此，亟須從育種源頭上提高水稻本身的氮肥 利用效率。
據(jù)徐國華介紹，水稻在淹水和旱作環(huán)境下均可生長。淹水厭氧條件有利于土壤中銨鹽的積累，而旱作及水稻根系分泌氧氣可促進(jìn)硝酸鹽的利用。土壤銨硝營養(yǎng)影響植物細(xì)胞質(zhì)的酸堿度平衡，進(jìn)而影響細(xì)胞代謝與植物生長。
他們在水稻中發(fā)現(xiàn)了一個編碼硝酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白的基因。該基因在植物細(xì)胞中過量表達(dá)后，可以更好地緩沖細(xì)胞中pH的變化，從而有利于吸收更多的氮及鐵和磷等營養(yǎng)元素。田間試驗表明，通過這種方法可以提高水稻(日本晴)產(chǎn)量20％—54％，提高氮素利用率40％左右。
該項研究由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)主導(dǎo)完成，范曉榮博士為第一作者，徐國華和Tony Miller為共同通訊作者。該研究對降低水稻氮肥投入，改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義，并已經(jīng)獲得了中國和美國專利，并許可給國內(nèi)相關(guān)單位和國際種業(yè)公司培育作物氮素高效新品種。
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