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遗传发育所在G蛋白提高水稻氮利用率的研究

发布时间:2019-03-03 17:26:41

水稻是重要的粮食作物,为世界上大约一半的人口提供粮食。在农业生产中,大量施用氮肥一直是水稻增产的重要措施之一。但是,施用过多的氮肥不仅增加种植成本,

遗传发育所在G蛋白提高水稻氮利用率的研究

而且会污染环境。因此,克隆氮高效利用的基因、提高水稻氮肥吸收利用效率是降低水稻生产成本、减少环境污染、稳定提高水稻产量的一种有效途经。

中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东课题组通过与同行合作,在完成了水稻高产关键基因DEP1(DENSE AND ERECT PANICLES 1)的克隆的基础上,经过五年的研究,在DEP1基因功能研究方面又获得了新进展。DEP1基因的不同等位变异对氮的响应(包括植株高度和分蘖数等)不同,携带dep等位变异的水稻在营养生长期对氮响应不敏感,氮的吸收和同化能力增强,进而收获指数和产量得到了提高。DEP1基因编码植物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α、β和γ亚基。在体内,DEP1蛋白能够与Gα亚基(RGA1)和Gβ亚基(RGB1)相互作用。进一步研究发现,RGA1活性降低或者RGB1活性提高能够抑制水稻生长对氮的响应。这表明,G蛋白复合体参与调控植物对氮信号的感知与响应。因此,通过调节G蛋白的活性可以改变水稻对氮的响应,进而在适当减少氮肥施用量的条件下获得水稻的高产。

DEP1基因这一新功能的发现,为揭示农作物氮高效利用的分子调控机制提供了新线索,也为实现我国农业可持续发展提供了新的策略。4月28日,该项研究成果被英国《自然-遗传学》(Nature Genetics)杂志发表。该研究得到了科技部“973”项目和国家自然科学基金项目的资助。(遗传与发育生物学研究所)

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