近日，糧作所常規(guī)水稻育種團(tuán)隊(duì)在中科院一區(qū)Top期刊Plant Communications（IF=9.4）在線發(fā)表了題為“CRISPR-mediated Targeted Mutagenesis for Improving Nitrogen Use Efficiency of Japonica Rice”的研究論文。該研究系統(tǒng)分析了200份粳稻中15個(gè)氮高效基因的遺傳組成，針對性地利用不同類型基因編輯工具，在粳稻背景中創(chuàng)制了系列氮高效遺傳改良材料，為粳稻的氮高效育種提供了新的遺傳信息和種質(zhì)資源。
氮素是水稻生長發(fā)育的基本營養(yǎng)元素，氮肥對我國水稻增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率為28.4%，高于磷肥（9.2%）和鉀肥（11.1%）。但是，目前高產(chǎn)水稻品種尤其是粳稻普遍具有高肥依賴特性，高肥低效問題突出。因此，培育與高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗逆相匹配的氮素高效綠色水稻新品種，已經(jīng)成為目前育種的共性需求。
本研究首先對我省主栽粳稻親本資源進(jìn)行了氮利用效率（NUE）評價(jià)，比較了與秈稻9311在不同氮處理下的NUE指標(biāo)；進(jìn)而分析了國內(nèi)200份粳稻資源的15個(gè)氮利用基因（涉及氮吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、同化過程）遺傳組成情況，結(jié)果顯示這些粳稻資源中普遍缺乏上述氮高效基因的優(yōu)勢單倍型，揭示了相較于秈稻，粳稻NUE較低的遺傳基礎(chǔ)；最終，本研究針對粳稻普遍缺乏的氮高效基因位點(diǎn)，利用不同類型基因編輯工具在同一粳稻背景中創(chuàng)制了系列氮高效遺傳改良材料，并進(jìn)行了細(xì)致氮利用評價(jià)。
本研究獲得的氮調(diào)控基因在不同粳稻品種中的遺傳進(jìn)化信息、創(chuàng)制的氮高效材料，可為客觀準(zhǔn)確評估不同氮利用基因和基因組合在粳稻氮高效遺傳改良中的育種價(jià)值提供參考，為粳稻氮高效育種提供寶貴種質(zhì)材料。糧作所陶亞軍副研究員為論文第一作者，楊杰研究員和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)徐國華教授為論文共同通訊作者，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)工業(yè)組織Zhu Qian-hao研究員參與了部分工作。該研究得到了科技創(chuàng)新2030—重大項(xiàng)目、江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、江蘇省揭榜掛帥項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
