水稻氮肥高效利用的操控者“现身”

  水稻能否高效利用氮肥的幕后操控者找到了。

　　来自中国科学院遗传与发育生物学研究所的研究人员，利用全基因组关联分析，鉴定出水稻的一个氮高效基因OsTCP19。他们发现，土壤越贫瘠的地方，水稻中氮高效基因OsTCP19越常见，但随着土壤氮含量增加，拥有氮高效基因的水稻品种逐步减少，而我国现代水稻品种中这一氮高效变异几乎全部丢失。

　　自20世纪60年代以来，全球粮食产量持续增加，为全球范围粮食安全提供了基本保障。据联合国粮农组织统计，截至2018年年底，以小麦、水稻、玉米计的全球粮食年总产量约26.6亿吨，是1961年的3.6倍。

　　“在全球耕地面积仅增加15.5%的条件下，粮食不断增产的主要推动力是化肥的大量施用，其中绝大部分是氮肥。”论文作者、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员储成才说。

　　然而，化肥的过量施用，不仅会对空气、土壤和水体造成污染，也给农业可持续发展带来了巨大的环保压力。

　　与此同时，面对人口的爆炸式增长，长期以来育种的首要目标是高产。推动水稻第一次绿色革命的矮秆育种，使水稻能在大量施用化肥的情况下，不会因植株过高而造成倒伏，从而在高肥下获得较高产量。“然而，长期高肥下的育种导致一些重要基因资源丢失，以致主栽水稻品种肥料利用效率普遍较低。”储成才直言。

　　为解决这一问题，研究人员收集了过去100年间分布于全球不同地理区域的52个国家（地区）的110份早期水稻品种，并进行全面的农艺性状鉴定。他们发现，在众多农艺性状中，因土壤中氮含量变化而导致的水稻分蘖（分枝）数的改变与氮高效基因存在着高度关联。研究人员利用全基因组关联分析和多重组学技术鉴定出一个水稻氮高效基因OsTCP19，其作为关键调控因子调控水稻分蘖。

　　“也就是说，氮素调控水稻分蘖发育，是通过氮高效基因OsTCP19实现的，我们的研究成果揭示了氮素调控水稻分蘖发育过程的分子基础。”储成才说。

（刘 峰）