作者:傅向东等 来源:《自然》 发布时间:2018/8/20 12:22:02
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农作物氮肥高效利用研究取得新进展

 

中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究员领导的团队发现GRF4生长因子在提高水稻和小麦氮肥利用率方面发挥关键作用,探索出粮食产量和氮肥利用率同步提高的农业可持续发展新路径。这一研究成果16日发表在国际权威学术期刊《自然》上。

记者从傅向东研究团队获悉,植物生长因子GRF4是一个影响作物生长发育和氮肥利用效率的正调控因子,较高的GRF4表达水平可以促进根系的氮肥吸收,增强叶片光合作用,促进灌浆及胚乳中干物质的积累,进而增加农作物产量。

“改良后的水稻和小麦不但保留了第一次‘绿色革命’半矮化的优良性状,而且植物根系更发达,叶片更宽大,茎秆更粗壮,种子更饱满。”研究团队成员李姗说。

“绿色革命”是指半矮化育种促进粮食增产的技术变革,通过植物生长抑制因子DELLA蛋白高水平积累,培育出植株矮、抗倒伏、产量高的新品种。另一方面,携带“绿色革命”基因的农作物对氮肥的响应较弱,大量施加氮肥便成了增产的重要保障。而氮肥的过量使用会加剧土壤酸化、水体富营养化和农业温室气体排放等一系列生态环境污染问题。

“GRF4是赤霉素信号传递途径的一个关键元件,它能与DELLA蛋白相互作用。”傅向东说,我们的新发现揭示了植物生长和代谢耦合的分子机制。赤霉素能通过促进DELLA蛋白降解,进而增强GRF4蛋白活性,从而维持植物生长—氮代谢平衡。

名古屋大学松冈信教授评论认为,GRF4新功能的发现,为“少投入、多产出、保护环境”农作物分子设计育种奠定了理论基础,并提供具有重要育种利用价值的新基因资源。(来源:新华社 余晓洁 李洋)

 
 
 
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