中国科学家发现农作物氮高效利用基因

中科院遗传与发育生物学研究所傅向东团队发现，中国超级稻增产关键基因 DEP1 在水稻氮高效利用方面能起到关键作用，从而找到一条在保证粮食总产量不断提高的同时，提高氮肥利用效率、降低水稻生产成本且减少环境污染的可持续发展农业新途径。4 月 28 日，《自然-遗传学》杂志在线发表了该研究成果。

“追求农作物单位面积产量的稳定和提高，历来是作物育种家的最终目标。”傅向东表示，半矮秆作物带来的“绿色革命”成功提升了农作物的收获指数，为进一步增产，就要提供给农作物更多的氮肥。然而，过多的氮肥施用会导致环境污染。

统计显示，我国目前水稻的氮肥利用率很低，其中约有 63%～72% 的氮分别以氮气、一氧化二氮等形式排入环境并流失，从而造成大气污染及江河湖泊富营养化。因此，发现农作物中的氮高效利用基因尤为迫切。

傅向东团队发现，之前克隆的水稻增产关键基因 DEP1 在水稻的氮肥高效利用方面也发挥着重要调控作用。 DEP1 基因的等位突变体在营养生长期表现出对氮肥钝感，但在生殖发育期对氮的吸收和利用率提高，最终使得水稻在适当减少施氮肥条件下有更高产量。

此外，他们还发现， DEP1 基因能够编码植物 G 蛋白 γ 亚基。 G 蛋白是调控动植物生长发育的重要信号传导蛋白，包括 a、b 和 γ 亚基。减弱 Ga 或增强 Gb 亚基的活性，均能对水稻造成氮肥钝感效应。这表明 G 蛋白参与调控植物对环境中氮信号的感知与响应，人为调控 G 蛋白信号途径能在同等肥力条件下带来水稻的稳步增产。

专家表示，水稻 DEP1 基因这一新功能的发现，为“生态友好型”水稻高产和稳产提供了保证，也为揭示农作物氮高效利用的分子调控机制提供了线索。