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研究探索水稻氮素利用新机制

[所属分类:行业动态] [发布时间:2025-9-19] [发布人:杨晓燕] [阅读次数:] [返回]

研究探索水稻氮素利用新机制
作者：孙丹宁来源：中国科学报
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近日，东北农业大学教授邹德堂团队通过全基因组关联分析，发现OsNLP6作为编码NIN-like蛋白转录因子的关键基因，在水稻根系中表现出高水平的表达，并在氮素利用效率和水稻产量的形成过程中发挥着重要作用。研究还发现了OsNLP6的一个优良单倍型OsNLP6HapII，该单倍型在东南亚来源的籼稻亚群中较为常见，能够在不同氮水平下均显著提高水稻的产量和氮素吸收利用效率。将OsNLP6HapII引入粳稻亚群可能为水稻氮素高效利用的标记辅助选择育种提供一个新的策略。相关成果发表在Plant Biotechnology Journal上。
水稻作为重要粮食作物，是全球众多人口的主食来源。自矮化育种引领的“绿色革命”以来，化肥的施用对提高作物产量、保障粮食安全起到了至关重要的支撑作用。然而，为了追求更高产，水稻生产中不得不大幅增加氮肥施用量。这种持续、大规模的氮肥投入，不仅推高了农业生产成本，更带来了严重的农业污染问题，威胁着生态环境的可持续性。水稻的氮素利用效率（NUE）是一个极其复杂的性状，仅依靠传统的杂交和表型选择的育种策略，难以实现高NUE品种的遗传改良。因此，挖掘高NUE基因、阐明其调控氮素吸收利用的分子机制，对于水稻NUE的分子育种改良至关重要。
本研究中，团队通过对255份水稻种质资源进行全基因组关联分析，在2号染色体上鉴定到一个与NUE显著相关的关键位点qNUE1，并确定转录因子基因OsNLP6是该位点的核心功能基因。研究发现，OsNLP6编码一个NIN-like蛋白家族转录因子，其表达具有根系特异性，且受低氮胁迫显著诱导。与野生型相比，OsNLP6过表达植株在低氮和高氮条件下均表现出显著增加的有效穗数和单株产量。研究还发现了一个优异单倍型OsNLP6HapII，该单倍型在东南亚籼稻亚群中显著富集，携带该单倍型的品种表现出更高的氮素利用效率。群体遗传学分析表明，OsNLP6在水稻驯化过程中经历了强烈的正向选择，这为分子设计育种提供了重要靶点。
该研究为水稻氮素利用机制的深入理解以及育种实践中的应用提供了潜在的突破性技术路径。
相关论文信息：https://doi.org/10.1111/pbi.70296
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