中科院儲成才研究員發現增加水稻氮肥利用效率、提高產量和促進早熟關鍵基因

氮是植物需求量最大的礦質元素，也是促進作物增產的最重要因素之一。據統計，全世界每年施用氮肥超過1.2億噸。氮肥大量施用不僅增加了農業生產成本，更為重要的是導致了包括氣候變化、土壤酸化及水體富營養化等一系列環境災難。此外，大量施用氮肥導致的作物“貪青晚熟”（開花和成熟延遲）現象，不僅影響（雙季或三季中）後茬作物的播種，在高緯度地區，還可能由於後期溫度較低而影響作物灌漿，導致作物產量的大幅降低。目前，主要作物諸如水稻、小麥等的氮肥利用效率低於40%，因此，如何提高作物氮肥利用效率增加作物產量，同時避免“貪青晚熟”一直是作物品種改良研究中的重要課題。

中國科學院遺傳發育所植物基因組學國家重點實驗室儲成才研究組經過多年研究，鑑定到一個控制水稻氮肥利用效率關鍵基因 OsNRT1.1A。過量表達 OsNRT1.1A在不同品種和不同氮肥條件下均可顯著提高水稻產量，並能大幅縮短水稻成熟時間。在北京、長沙及海南等多年多點的田間試驗表明，OsNRT1.1A過表達植株在高氮和低氮條件下均表現出顯著增產效果。尤其在低氮條件下，OsNRT1.1A過表達株系小區產量以及氮肥利用效率最高可提高至60%。更為重要的是，OsNRT1.1A過表達植株即使在高氮條件下相較於對照品種可提早開花兩周以上，從而有效縮短了水稻成熟時間。這些結果證明，該項研究成果為培育兼具氮高效利用、高產與早熟品種，克服農業生產中高肥導致的“貪青晚熟”問題提供了解決方案，具有巨大的應用潛力。該項研究成果於2018年2月23日（美國時間）在線發表在國際植物學研究領域頂尖雜誌《植物細胞》上，同時配發了新聞 (New approach to improve nitrogen use, enhance yield, and promote flowering in rice)。本項目得到國家科技部和中國科學院分子模塊設計育種創新體系先導科技專項資助。

右邊為對照，左邊為NRT1.1A過表達植株。 NRT1.1A過表達植株表現出生物量和產量增加，生育期縮短。

編輯：李幸