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提高水稻产量和氮素利用效率

2017-12-09 10:32

南京农业大学徐国华教授课题组最近从水稻中发现了一种受细胞ph调控的硝酸盐运输蛋白,过量表达该基因可促进水稻从土壤中吸收更多的氮,提高水稻产量和氮素利用效率。相关研究结果日前发表在《美国科学院院报》上。

据徐国华介绍,水稻在淹水和旱作环境下均可生长。淹水厌氧条件有利于土壤中铵盐的积累,而旱作及水稻根系分泌氧气可促进硝酸盐的利用。土壤铵硝营养影响植物细胞质的酸碱度平衡,进而影响细胞代谢与植物生长。

该项研究由南京农业大学主导完成,范晓荣博士为第一作者,徐国华和tonymiller为共同通讯作者。该研究对降低水稻氮肥投入,改善生态环境具有重要意义,并已经获得了中国和美国专利,并许可给国内相关单位和国际种业公司培育作物氮素高效新品种。

他们在水稻中发现了一个编码硝酸盐转运蛋白的基因。该基因在植物细胞中过量表达后,可以更好地缓冲细胞中ph的变化,从而有利于吸收更多的氮及铁和磷等营养元素。田间试验表明,通过这种方法可以提高水稻(日本晴)产量20%—54%,提高氮素利用率40%左右。

水稻是主要的粮食作物,养活全球近50%的人口。水稻高产离不开氮肥的施用,但目前我国水稻氮肥利用率平均只有35%。为了提高水稻产量,不得不大量使用氮肥,这不仅浪费了资源和能源,而且加剧了土壤酸化、水体富营养化和农业温室气体排放等一系列生态环境问题。因此,亟须从育种源头上提高水稻本身的氮肥利用效率。