國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然—遺傳學(xué)》近日在線發(fā)表了我國學(xué)者的一項(xiàng)重大突破——中科院遺傳發(fā)育所儲(chǔ)成才團(tuán)隊(duì)從秈稻中克隆出高氮利用效率基因NRT1.1B，將其導(dǎo)入粳稻品種，田間試驗(yàn)結(jié)果表明，這一改良明顯提高了粳稻的氮肥利用效率和產(chǎn)量。此項(xiàng)成果被《自然—遺傳學(xué)》期刊評(píng)委高度評(píng)價(jià)為“一個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)”。
　　氮素是促進(jìn)作物增產(chǎn)的最關(guān)鍵因素之一。但氮肥的大量施用不僅增加生產(chǎn)成本，更會(huì)導(dǎo)致氣候變化、土壤酸化及水體富營養(yǎng)化等環(huán)境災(zāi)難。據(jù)估計(jì)，僅歐盟每年用于治理氮污染的費(fèi)用在700億至3200億歐元之間。另一方面，不斷增長的人口對(duì)世界糧食產(chǎn)量提出了更大需求。因此，如何在減少氮肥施用的同時(shí)提高農(nóng)作物產(chǎn)量，始終是困擾科學(xué)工作者的難題。而培育高氮肥利用效率的作物新品種，正是解決這一系列問題的關(guān)鍵。
　　水稻是世界上最重要的糧食作物之一，粳稻和秈稻是亞洲栽培稻的兩個(gè)主要亞種，它們?cè)谛螒B(tài)、發(fā)育與生理等方面都表現(xiàn)出不同的特征。粳稻由于較強(qiáng)的低溫耐受性、更好的食味品質(zhì)，種植面積逐年擴(kuò)大。然而，粳稻的氮肥利用效率比秈稻低，成為限制其種植面積擴(kuò)大的重要瓶頸。
　　植物主要以銨態(tài)氮和硝態(tài)氮為主要氮源。中科院遺傳發(fā)育所儲(chǔ)成才研究員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研究表明，秈稻品種利用硝酸鹽的能力顯著高于粳稻品種。他們通過圖位克隆技術(shù)從秈稻中克隆出高氮利用效率基因NRT1.1B。NRT1.1B編碼一個(gè)硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在秈粳稻間只有一個(gè)氨基酸的差別，且秈稻與粳稻呈現(xiàn)出顯著的分化。各種證據(jù)表明，秈稻型具有更高的硝酸鹽吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)活性，秈稻中的硝酸鹽同化過程的關(guān)鍵基因也被顯著上調(diào)，這導(dǎo)致秈稻具有更高的氮肥利用能力。
　　研究結(jié)果表明，NRT1.1B中一個(gè)堿基的自然變異是導(dǎo)致粳稻與秈稻間氮肥利用效率差異的重要原因。他們將秈稻型NRT1.1B導(dǎo)入粳稻品種，在北京、上海、長沙三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行田間實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，含有秈稻型NRT1.1B的粳稻品種在一半施肥條件下，與對(duì)照組相比增產(chǎn)30%至33%，氮肥利用效率提高30%；在正常施氮條件下，增產(chǎn)8%至10%，氮肥利用效率提高約10%。這一研究結(jié)果表明，NRT1.1B在粳稻氮肥利用效率改良上具有巨大應(yīng)用價(jià)值。
　　該論文的第一作者、儲(chǔ)成才課題組助理研究員胡斌博士說，該項(xiàng)研究不僅揭示了水稻亞種間氮利用效率差異的分子機(jī)制，更為重要的是，它為我國科學(xué)家提出的“分子模塊設(shè)計(jì)育種”和“綠色超級(jí)稻”的培育，提供了一個(gè)重要的分子模塊。
　?。ㄔd于《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》 2015-06-17 15版）