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　　中新網北(bei)京1月(yue)7日電 (記者 孫自法)記者7日從中國科學院遺傳(chuan)與發育(yu)生物(wu)學研究所(suo)(中科院遺傳(chuan)發育(yu)所(suo))獲(huo)悉，該(gai)所(suo)儲成才(cai)研究團隊通過對過去100年間收集于全球不(bu)同(tong)地理區(qu)域52個國家及(ji)地區(qu)的(de)110份早期水(shui)(shui)稻農家種在(zai)不(bu)同(tong)氮(dan)肥(fei)條件下進行全面的(de)農藝(yi)性狀鑒定，發現(xian)水(shui)(shui)稻分蘗(分枝)氮(dan)響應能力與氮(dan)肥(fei)利(li)用(yong)效(xiao)率變異間存在(zai)高度關聯。

　　研究(jiu)團隊利用全基(ji)因(yin)組關聯(lian)分(fen)析結合多重組學技(ji)術鑒定到一(yi)個水(shui)稻(dao)氮高效基(ji)因(yin)OsTCP19，其作(zuo)為關鍵(jian)調(diao)控(kong)因(yin)子調(diao)控(kong)水(shui)稻(dao)分(fen)蘗。進(jin)一(yi)步(bu)研究(jiu)發現，OsTCP19上游調(diao)控(kong)區一(yi)小段核酸片段(29-bp)的缺失與(yu)否，是不同水(shui)稻(dao)品(pin)種分(fen)蘗氮響應(ying)差異的主要原因(yin)。

　　儲成才研(yan)究(jiu)員指出，最(zui)新鑒定的(de)氮(dan)(dan)高(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)因(yin)其氮(dan)(dan)高(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)類(lei)(lei)型OsTCP19-H在(zai)起源于貧瘠土壤的(de)品種(zhong)中(zhong)富(fu)集，而現代栽培種(zhong)大多丟失(shi)。氮(dan)(dan)高(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)類(lei)(lei)型OsTCP19-H在(zai)水稻(dao)(dao)(dao)品種(zhong)中(zhong)出現的(de)頻率和稻(dao)(dao)(dao)田(tian)土壤氮(dan)(dan)含量顯著(zhu)負相(xiang)關，并(bing)且(qie)野生稻(dao)(dao)(dao)中(zhong)90%以(yi)上為氮(dan)(dan)高(gao)效(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)因(yin)型，暗示其貢獻了水稻(dao)(dao)(dao)對低(di)土壤肥力(li)地區(qu)的(de)地理適應性，且(qie)在(zai)水稻(dao)(dao)(dao)馴(xun)化(hua)過程(cheng)中(zhong)在(zai)低(di)肥地區(qu)得到保留。研(yan)究(jiu)團隊將OsTCP19-H導(dao)入(ru)現代水稻(dao)(dao)(dao)品種(zhong)，在(zai)減氮(dan)(dan)水平下可以(yi)提(ti)高(gao)氮(dan)(dan)肥利用效(xiao)(xiao)(xiao)率20-30%，表(biao)明該基(ji)(ji)因(yin)在(zai)農業綠色發展領域有重要應用潛(qian)力(li)。

　　北京(jing)時間7日凌(ling)晨，國際著名學(xue)(xue)術(shu)期刊《自(zi)然》以長文形式在(zai)線(xian)發(fa)表(biao)了中(zhong)國科學(xue)(xue)家在(zai)水稻綠(lv)色(se)發(fa)展研(yan)究上取得的(de)這(zhe)項重(zhong)大(da)突(tu)破，這(zhe)項研(yan)究也獲多位國際同行(xing)專家的(de)高(gao)度評價。

　　英國約翰英納斯(si)研究所所長桑德斯(si)(Sanders)教授稱，“這(zhe)是一(yi)項真正的(de)開創性工作，不僅對理解植物(水稻)的(de)氮調控機制(zhi)有重要(yao)意義，也對減少(shao)化肥使用具有巨大的(de)意義”。

　　德國馬普分子植物生理(li)(li)所費尼(Fernie)教授認(ren)為，“論文作者證明了(le)OsTCP19等位基因多樣性與水稻地理(li)(li)分布相關，這一(yi)出色研究告訴(su)我(wo)們，通過重新追溯(su)我(wo)們的(de)(de)育種歷(li)史(shi)，并理(li)(li)解現代集約化農(nong)業的(de)(de)適應性改良，可(ke)以(yi)找到一(yi)種減少化肥投入但(dan)不犧牲(sheng)糧食(shi)產量的(de)(de)解決方案”。

　　德國(guo)植物(wu)遺傳與作物(wu)育種研究所營養學家馮·威倫(von Wiren)教授表(biao)示(shi)，該(gai)研究發(fa)現氮高效等位基因與土壤低(di)氮含量相關(guan)，使得這一結果具有多(duo)方面的重要意(yi)義，也顯示(shi)出深(shen)度挖掘(jue)優異(yi)遺傳變異(yi)對(dui)種質改良的巨大潛力。

　　中科院遺傳發育所介紹說(shuo)，全球(qiu)糧(liang)食(shi)產(chan)量(liang)自上世(shi)紀60年(nian)代初起持續(xu)增加，據聯合國糧(liang)農組(zu)織統(tong)計，糧(liang)食(shi)不(bu)(bu)斷增產(chan)的(de)(de)主要(yao)推(tui)動(dong)力(li)是化肥(fei)(fei)的(de)(de)大量(liang)施(shi)用(yong)，其中絕大部分是氮(dan)肥(fei)(fei)。2018年(nian)，全球(qiu)化肥(fei)(fei)用(yong)量(liang)達2億噸，而(er)中國年(nian)化肥(fei)(fei)用(yong)量(liang)超過全世(shi)界化肥(fei)(fei)總消耗量(liang)的(de)(de)33%，氮(dan)肥(fei)(fei)利用(yong)效(xiao)率(lv)只有30%左右，不(bu)(bu)到(dao)西方發達國家的(de)(de)一(yi)半。而(er)化肥(fei)(fei)的(de)(de)過量(liang)施(shi)用(yong)，不(bu)(bu)僅對空氣、土壤和水體造(zao)成(cheng)污染(ran)，也給農業可持續(xu)發展帶來巨大環境壓力(li)。此外(wai)，長期高(gao)肥(fei)(fei)下的(de)(de)育種導致一(yi)些重(zhong)要(yao)基因資源的(de)(de)丟(diu)失，以致主栽水稻(dao)品種肥(fei)(fei)料利用(yong)效(xiao)率(lv)普遍較(jiao)低。

　　儲成才(cai)研(yan)(yan)究團隊對(dui)(dui)OsTCP19這一關鍵(jian)(jian)氮高(gao)(gao)效(xiao)基(ji)因的(de)(de)鑒定(ding)，依賴于一個多樣(yang)性(xing)的(de)(de)農(nong)(nong)家(jia)(jia)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)水稻(dao)(dao)群體資源。這些農(nong)(nong)家(jia)(jia)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)(shi)在現(xian)代(dai)高(gao)(gao)產(chan)水稻(dao)(dao)品(pin)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)推廣之(zhi)前(qian)，也(ye)就是(shi)(shi)氮肥(fei)大量施用之(zhi)前(qian)，世界各地(di)農(nong)(nong)家(jia)(jia)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)植(zhi)的(de)(de)本(ben)地(di)品(pin)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，世界各地(di)氣(qi)候土(tu)質的(de)(de)巨大差異也(ye)造就了(le)農(nong)(nong)家(jia)(jia)品(pin)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)豐富(fu)的(de)(de)遺(yi)傳多樣(yang)性(xing)。研(yan)(yan)究人員通(tong)過對(dui)(dui)水稻(dao)(dao)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)子庫中這些“古早”的(de)(de)水稻(dao)(dao)品(pin)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)進行基(ji)因分析(xi)，最終定(ding)位(wei)了(le)基(ji)因組(zu)上這一關鍵(jian)(jian)變異。通(tong)過對(dui)(dui)世界水稻(dao)(dao)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)植(zhi)區土(tu)壤(rang)氮含量數據分析(xi)，研(yan)(yan)究團隊發現(xian)，土(tu)壤(rang)越貧瘠(ji)的(de)(de)地(di)方，OsTCP19氮高(gao)(gao)效(xiao)變異越常見(jian)，并隨著(zhu)土(tu)壤(rang)氮含量的(de)(de)增加，氮高(gao)(gao)效(xiao)類型品(pin)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)逐(zhu)步減少(shao)，而中國現(xian)代(dai)水稻(dao)(dao)品(pin)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)中這一氮高(gao)(gao)效(xiao)變異幾(ji)乎全部丟(diu)失。

　　“將這(zhe)一氮(dan)高效變(bian)異重新引入(ru)現代水稻品種，在氮(dan)素(su)減(jian)少(shao)的條件下，水稻氮(dan)肥利用(yong)(yong)效率可提(ti)高20-30%，也就是說，在水稻生產中，使(shi)用(yong)(yong)更少(shao)的化(hua)肥，也能達到相同(tong)的產量。”儲成才(cai)表(biao)示，中國提(ti)出力爭2060年前實現碳(tan)中和(he)，而農業(ye)領域的節能減(jian)排，特(te)別是減(jian)少(shao)化(hua)肥的施用(yong)(yong)至關(guan)重要，研(yan)究團隊最新科研(yan)成果(guo)為實現碳(tan)中和(he)目(mu)標(biao)提(ti)供(gong)了一個(ge)全新的思路。