科研进展| 基因组所钱前院士团队联合发现提高水稻产量和氮素利用效率的新基因资源

　　近日，国际权威学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所钱前院士研究团队联合中国水稻研究所等单位合作完成的题为“The indica nitrate reductase gene OsNR2 allele enhances rice yield potential and nitrogen use efficiency”的研究论文。该研究发现并揭示了可协同提高水稻产量和氮素利用效率的新基因OsNR2的作用机制。

　　本研究利用籼稻9311和粳稻日本晴构建的重组自交系（RIL）群体，通过图位克隆发现了硝酸盐类似物氯酸盐（ClO3-）抗性QTL-qCR2，其为编码硝酸还原酶的OsNR2基因。点突变分析发现，位于NAD(P)H结合域的精氨酸（籼型）和色氨酸（粳型）的差异是籼稻硝酸还原酶活性高于粳稻的关键。

　　▲Expression of the 9311 OsNR2allele boosts Nipponbare N assimilation, tiller number, and grain yield.

　　将籼型和粳型OsNR2等位基因分别转入粳稻日本晴，发现携带籼型OsNR2的转基因植株NR活性更高，15NO3-吸收活性更强，地上部和穗部含氮量也更高。多地田间试验表明带有籼型OsNR2的近等基因系或转基因株系有效分蘖和产量增加。此外，OsNR2等位基因和OsNRT1.1B等位基因（编码硝态氮转运蛋白）具有正反馈相互作用，在粳稻背景下聚合籼型OsNR2基因和OsNRT1.1B基因，可以获得比导入单个基因更高的产量和氮肥利用率。

　　本研究为培育环境友好型、资源节约型水稻提供了新的基因资源，对持续提高水稻产量，保障全球粮食安全具有重要意义。

　　该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助。中国农业科学院深圳农业基因组研究所钱前院士和英国皇家学会会员、英国牛津大学教授Nicholas P. Harberd为共同通讯作者。中国水稻研究所高振宇研究员、陈光副研究员和中科院植物生理生态研究所王玉锋博士为论文的并列第一作者，基因组所商连光副研究员参与了本研究的大数据分析工作。

　　原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-13110-8