【前沿】万建民院士团队在耐低氮优异基因自然变异及其调控网络取得新进展

2019-11-22来源:南农新闻-NJAU NEWS作者:江玲

氮素是最重要的大量营养元素之一,也是植物生长发育重要的限制因子。大量施加氮肥导致一系列的环境问题,如土壤酸化、温室气体排放、水体污染等,因此减少氮肥施用、提高植物氮素利用效率是当前国内外研究的热点。植物对低浓度氮素的吸收和利用是一个多基因控制的复杂性状,同时植物对低氮信号的响应也是多层次的。因此,植物需要一个有效的氮素吸收机制来提高氮素利用效率(NUE,Nitrogen useefficiency),研究利用水稻应对低氮环境的关键基因及其调控网络是降低施肥和提高产量水平的有效策略。

近日,国际著名综合性期刊《Nature Communications》在线发表了南京农业大学万建民院士团队在耐低氮优异基因自然变异及其调控网络的最新研究成果(Genome-wide associated study identifies NAC42-activated nitrate transporter conferring high nitrogen use efficiency inrice)。

该研究通过基于三年大田试验的基因组关联分析,结合过表达和基因敲除等功能验证,克隆了双亲和硝酸根转运子OsNPF6.1,发现OsNPF6.1的优异单倍型增强氮素吸收和提高NUE,进而提高水稻在低氮下的产量。电生理和调控机制研究阐明了OsNPF6.1的优异自然变异及其增强NUE的分子机制。同时,该研究还鉴定了一个新颖的调控水稻氮高效的转录因子OsNAC42,该转录因子结合OsNPF6.1启动子上的CACG元件,并导致激活OsNPF6.1的表达差异。后续的基因功能和调控网络的解析正在深入展开,对破译植物耐低氮性状的遗传基础研究具有重要的科学意义。

万建民院士和王春明教授为该研究论文的通讯作者,南京农业大学博士生唐伟杰、中科院微生物所植物基因组学国家重点实验室叶健研究员和姚香梅博士为共同第一作者,资环学院宣伟教授参与指导了该研究,团队研究生参与了大田试验和实验室工作。研究得到国家重点研发项目和国家自然科学基金等项目的资助。


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