Nature Commun | 南京农业大学李姗课题组揭示水稻氮利用效率的调控新机制

BioArt植物 · 公众号 · · 2025-02-07 12:23

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氮肥的广泛使用促使全球作物产量大幅增长。然而，过量的氮肥投入不仅增加了经济成本，还对环境造成严重破坏，导致生物多样性丧失，并且给人类健康带来风险。因此，培育兼备高产与高氮肥利用效率的改良作物品种对减少氮肥需求和推动农业可持续发展、至关重要。在两大水稻亚种中，籼稻品种通常比粳稻品种表现出更高的硝酸盐（NO ₃ ^- ）吸收能力和氮肥利用效率（NUE）。将籼稻中高效的利用等位基因导入粳稻，有望提高粳稻的氮利用效率。

近日，南京农业大学李姗教授课题组在 Nature Communications 上发表了题为 Natural variation of OsWRKY23 drives difference in nitrate use efficiency between indica and japonica rice 的研究论文，揭示了籼稻与粳稻氮肥利用效率差异的遗传调控机制。

该研究利用华粳籼74为背景的水稻单片段代换系材料进行NO ₃ ^- 吸收测定，通过图位克隆鉴定到OsWRKY23是调控籼稻与粳稻在NO ₃ ^- 吸收和氮肥利用效率差异的关键因子。 OsWRKY23 ^indica 对生长素积累负调控因子DULL NITROGEN RESPONSE1 （DNR1）的转录激活作用减弱。由此导致的生长素水平升高，促进了NO ₃ ^- 的吸收和同化，最终提高了谷物产量。进一步的地理分布和进化分析表明， OsWRKY23 ^indica 和 DNR1 ^indica 的分布存在重叠，特别是在低肥力土壤中，这表明它们共同参与了水稻对低氮条件的适应性，以提高氮肥利用效率和谷物产量。因此将籼稻中的OsWRKY23 - DNR1模块引入粳稻，是提高粳稻氮利用效率的一种有前景的策略，这对可持续农业至关重要。

南京农业大学钟山青年研究员 张思宇 博士，牛津大学吉喆博士和南京农业大学钟山青年研究员焦武博士为论文共同第一作者，李姗教授为通讯作者。华南农业大学王少奎教授、南京农业大学宋庆鑫教授等参与了本项研究。研究得到了国家重点研发计划、江苏省基金、国家自然科学基金、江苏省优秀博士后人才资助计划、中国博士后科学基金等项目的资助。

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