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科學家找到一個關鍵基因 或可幫助水稻實現“低肥高產”

2021-01-08 10:41

  新華社北京1月7日電(記者董瑞豐)我國科學家最新研究發現,一個名為OsTCP19的基因在減氮情況下可以提高水稻氮肥利用效率20%至30%,或將幫助改良水稻品種,實現少施肥、高產量的目標。該成果北京時間7日由國際知名學術刊物《自然》發佈。

  中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員儲成才介紹,其研究組對過去100年間收集於全球不同地理區域52個國家或地區的110份早期水稻農家種進行基因分析,最終定位了這一關鍵基因,並詳細解析其上下游調控機制。

  這些農家種是在現代高產水稻品種推廣之前,也就是氮肥大量施用之前世界各地農家種植的本地品種。

  氮肥的大量使用,數十年來大幅提升了農作物產量,但也增加種植成本,造成環境污染的巨大壓力。長期高肥環境下的水稻育種,還導致一些重要基因丟失,造成主栽水稻品種肥料利用效率普遍較低。

  通過對世界水稻種植區土壤氮含量數據分析,研究團隊發現,土壤越貧瘠的地方,OsTCP19氮高效變異越常見,隨着土壤氮含量的增加,氮高效類型品種逐步減少,由於長期超量施肥,我國現代水稻品種中這一氮高效變異幾乎全部丟失。

  研究顯示,將這一氮高效變異重新引入現代水稻品種,在氮素減少的條件下,水稻氮肥利用效率可提高20%至30%。也就是説,在水稻生產中,使用更少的化肥,也可達到相同產量。

  《自然》的專家評論文章認為,通過重新追溯育種歷史,深度挖掘種質資源的優質遺傳變異,有望找到一種減少化肥投入但不犧牲糧食產量的解決方案。

 
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