中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所傅向東團隊發(fā)現(xiàn)，中國超級稻增產(chǎn)關(guān)鍵基因DEP1在水稻氮高效利用方面能起到關(guān)鍵作用，從而找到一條在保證糧食總產(chǎn)量不斷提高的同時，提高氮肥利用效率、降低水稻生產(chǎn)成本且減少環(huán)境污染的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)新途徑。4月28日，《自然—遺傳學(xué)》雜志在線發(fā)表了該研究成果。
“追求農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的穩(wěn)定和提高，歷來是作物育種家的最終目標。”傅向東表示，半矮稈作物帶來的“綠色革命”成功提升了農(nóng)作物的收獲指數(shù)，為進一步增產(chǎn)，就要提供給農(nóng)作物更多的氮肥。然而，過多的氮肥施用會導(dǎo)致環(huán)境污染。
統(tǒng)計顯示，我國目前水稻的氮肥利用率很低，其中約有63%～72%的氮分別以氮氣、一氧化二氮等形式排入環(huán)境并流失，從而造成大氣污染及江河湖泊富營養(yǎng)化。因此，發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物中的氮高效利用基因尤為迫切。
傅向東團隊發(fā)現(xiàn)，之前克隆的水稻增產(chǎn)關(guān)鍵基因DEP1在水稻的氮肥高效利用方面也發(fā)揮著重要調(diào)控作用。DEP1基因的等位突變體在營養(yǎng)生長期表現(xiàn)出對氮肥鈍感，但在生殖發(fā)育期對氮的吸收和利用率提高，最終使得水稻在適當減少施氮肥條件下有更高產(chǎn)量。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，DEP1基因能夠編碼植物G蛋白亞基。G蛋白是調(diào)控動植物生長發(fā)育的重要信號傳導(dǎo)蛋白，包括a、b和亞基。減弱Ga或增強Gb亞基的活性，均能對水稻造成氮肥鈍感效應(yīng)。這表明G蛋白參與調(diào)控植物對環(huán)境中氮信號的感知與響應(yīng)，人為調(diào)控G蛋白信號途徑能在同等肥力條件下帶來水稻的穩(wěn)步增產(chǎn)。
專家表示，水稻DEP1基因這一新功能的發(fā)現(xiàn)，為“生態(tài)友好型”水稻高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)提供了保證，也為揭示農(nóng)作物氮高效利用的分子調(diào)控機制提供了線索 。
