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【中国科学报】招募“精兵强菌” 为水稻高效固氮


信息来源:http://baselpr.com 时间:2019-08-23 14:53

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。

  氮素是促进作物增产的最关键因素之一。据统计,全球每年施用氮肥超过1.2亿吨,其中我国氮肥用量占全球氮肥总产量的35%,但氮肥利用率却低于全球20%~30%。氮肥大量施用不仅增加农业生产成本,更导致土壤酸化、水体富营养化等环境问题。

  已有研究表明,作物中某些基因控制着氮素利用效率,但这些基因如何发挥作用、对作物有何影响等机制尚不清楚,而这对于作物改良、提高氮素利用率至关重要。

  近日,中科院遗传与发育生物学研究所白洋课题组与储成才课题组合作,揭示了水稻关键因子“NRT1.1B”通过调控水稻根系微生物组,从而改变根际微环境,进而影响水稻籼粳亚种间的氮肥利用效率。相关成果发表于《自然—生物技术》。

  此前,储成才课题组研究发现,水稻中基因NRT1.1B的自然变异导致了籼稻比粳稻具有更高的氮肥利用能力。

  研究人员在实验田的两个不同区域分别种植了68个籼稻和27个粳稻品种,并收集了根系微生物,发现籼稻和粳稻根系微生物的组成存在明显差异,且籼稻根系富集的微生物组的多样性明显高于粳稻,而根系富集微生物组差异特征可作为区分籼粳稻的生物标志。

  “一开始,我们并不知道是基因NRT1.1B单独影响氮利用,还是该基因改变根系微生物群后影响氮利用率。”白洋说,经分析发现,根系微生物群影响着水稻氮利用,且与氮循环相关的微生物类群在水稻生长后期富集。“这暗示着可能是某些基因在调控它,关联分析证明NRT1.1B基因及其在籼粳稻中的自然变异,显著影响了水稻根系微生物组的构成。”

  他们利用高通量微生物分离培养和鉴定体系,成功分离培养了水稻根系70%的细菌种类,建立了世界上首个系统的水稻根系细菌资源库。