近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院李?yuàn)櫧淌谡n題組在《New Phytologist》在線發(fā)表了題為“Discovery of SOD5 as a novel regulator of nitrogen use efficiency and grain yield via altering auxin level”研究論文，揭示了生長(zhǎng)素調(diào)控水稻氮肥利用效率的新機(jī)制。

到2050年，全球人口預(yù)計(jì)將增加20至30億，其中超過(guò)一半的人口將依賴使用合成氮肥種植的作物。這表明人類(lèi)對(duì)氮肥和農(nóng)業(yè)用地的需求將大幅增加。然而，過(guò)量的氮肥使用會(huì)引發(fā)環(huán)境污染，威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)系統(tǒng)健康和經(jīng)濟(jì)繁榮。因此，提高氮肥利用效率（NUE）對(duì)在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)減少環(huán)境危害至關(guān)重要。

該課題組在前期研究中，克隆到了一個(gè)調(diào)控硝態(tài)氮代謝的關(guān)鍵基因DULL NITROGEN RESPONSE1（DNR1），它是生長(zhǎng)素積累的負(fù)調(diào)控因子，通過(guò)AUXIN RESPONSE FACTOR調(diào)控氮代謝基因的表達(dá)水平，從而影響NUE和作物產(chǎn)量。在此基礎(chǔ)上，該課題組繼續(xù)深挖生長(zhǎng)素調(diào)控NUE的分子機(jī)制。克隆了DNR1的抑制子基因sod5（SUPPRESSOR OF DNR1 ON CHROMOSOME 5）。SOD5編碼MYB轉(zhuǎn)錄因子，能夠直接結(jié)合DNR1的啟動(dòng)子并激活其表達(dá)，從而抑制生長(zhǎng)素的積累，導(dǎo)致NUE和作物產(chǎn)量下降。這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了對(duì)DNR1-生長(zhǎng)素-氮模塊調(diào)控的認(rèn)識(shí)，而且為通過(guò)靶向SOD5來(lái)提高作物NUE開(kāi)辟了新的途徑，這可能對(duì)開(kāi)發(fā)具有更高NUE的作物并最終促進(jìn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)具有重要價(jià)值。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鐘山青年研究員張思宇博士、黃允智博士，牛津大學(xué)吉喆博士和已畢業(yè)碩士生方勇智為論文共同第一作者，李?yuàn)櫧淌跒橥ㄓ嵶髡摺Ｖ袊?guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的葉亞峰副研究員也參與了本項(xiàng)研究。研究得到了生物育種項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。