中国科学院专家:氮高效基因可以提高水稻的氮利用效率

近日，国际著名期刊《自然》报道了中国科学院遗传与发育生物学研究所褚蔡程的重要研究成果。科学家使用全基因组关联研究来确定一个关键的氮高效基因OsT？CP19，并详细分析了其上下游调控机制。OsTCP19是一种具有高氮效率的基因类型，在起源于贫瘠土壤的品种中富集，而大多数现代栽培物种则消失了。研究小组将氮高效基因OsTCP19型引入现代水稻品种，在氮素减少的情况下，可提高水稻氮素利用效率20%-30%。这一发现不仅对减少化肥施用量非常重要，而且为实现农业节能减排、促进农业绿色发展提供了新思路。

中国科学院遗传与发育生物学研究所褚课题组对100年来从世界不同地理区域的52个国家(地区)收集的110个早稻农场品种进行了综合鉴定，发现不同氮肥条件下水稻分蘖(枝)的氮素响应能力与氮素利用效率的变化具有高度相关性。该研究小组通过全基因组关联研究技术鉴定了一个水稻氮高效基因OsTCP19，该基因被用作调节水稻分蘖的关键调节因子。

长期以来，育种的首要目标是高产，使水稻在大量施用化肥的情况下获得更高的产量。然而，这导致了一些重要基因资源的损失，导致了主要水稻品种的肥料利用率低。世界各地气候和土壤质量的巨大差异创造了丰富的农业品种遗传多样性。在水稻种子库中，收集了现代高产水稻品种推广前，即氮肥大规模施用前，世界各地农民种植的地方品种。通过对这些“古代”水稻品种的遗传分析，研究人员最终在基因组中定位了这一关键变异，并将这一氮的高效变异重新引入到现代水稻品种中，从而在水稻种植过程中使用较少的化肥，实现了相同的产量。