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中国科学家首次揭示水稻亚种间氮利用效率差异

2015年06月09日 17:24 来源:中国新闻网  参与互动()

  中新网北京6月9日电 (记者 张素)中国科学家首次揭示了水稻亚种间氮利用效率差异的分子机制,更克隆出高氮利用效率基因,使氮肥利用效率提高10%至30%。

  这项成果由中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才研究员领导的团队完成,9日在线发表于Nature Genetics杂志。

  该论文的第一作者、课题组助理研究员胡斌介绍,氮素是促进作物增产的最关键因素之一,全世界每年施用氮肥超过1.2亿吨。不过,大量施用氮肥增加了农业生产成本,更导致气候变化、土壤酸化及水体富营养化等环境灾难。

  “不断增长的人口对于粮食产量也提出更大需求,如何在减少氮肥施用的同时提高农作物产量,始终困扰科学工作者。”胡斌说,解决系列问题的关键是培育高氮肥利用效率的作物新品种。

  科学家们注意到,全球超过一半的人口以稻米为主食,世界上约90%的水稻在亚洲种植、消费。亚洲栽培稻分为粳稻与籼稻两个主要亚种,它们在形态、发育与胜利等方面表现出不同的特征。

  其中,粳稻由于较强的低温耐受性在中国、日本及朝鲜半岛等东北亚地区广泛种植,并且由于比籼稻具有更好的食味品质,其种植面积逐年扩大。但是粳稻的氮肥利用效率较低,成为限制其种植面积的重要瓶颈。

  储成才课题组研究表明,籼稻品种利用硝酸盐的能力显著高于粳稻品种。研究者通过图位克隆技术从籼稻中克隆出高氮利用效率基因NRT1.1B,证实该基因的一个碱基的自然变异是导致粳稻与籼稻间氮肥利用效率差异的重要原因。

  科学家进一步将籼稻型NRT1.1B导入粳稻品种,在北京、上海、长沙三个试验点进行田间实验。结果表明,含有籼稻型NRT1.1B的粳稻品种在一半施肥条件下,与对照相比增产30%左右,氮肥利用效率提高30%,在正常施氮条件下,增产10%左右,氮肥利用效率提高约10%。

  “这一结果表明,NRT1.1B在粳稻氮肥利用效率改良上具有巨大应用价值。”胡斌说,研究还为中国科学家提出的“分子模块设计育种”和“绿色超级稻”的培育提供了一个重要的分子模块。(完)

 
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