钱前院士团队研究发现9311型OsNAR2.2基因提升水稻产量和氮素利用效率
近日，中国水稻研究所钱前院士团队在Plant Biotechnology Journal在线发表了“9311 allele of OsNAR2.2 enhances nitrate transport to improve rice yield and nitrogen use efficiency”的研究论文，成功鉴定到可调控硝酸盐从根部向地上部转运、控制水稻穗数、产量和氮素利用效率的基因 OsNAR2.2 ，为培育氮高效水稻品种提供了优异种质资源和理论基础。
氮是影响水稻生长和产量的关键因素。施用氮肥是提高产量的可行措施之一，但过量施氮会引发土壤酸化和水体富营养化等环境问题。因此，提高氮素利用效率（NUE）成为实现低氮投入下水稻高产的最有效途径之一。
本研究利用9311与培矮64S（PA64S）为亲本构建的重组自交系鉴定到控制氯酸盐抗性的主效QTL位点 qCR4 。通过9311为背景、 qCR4 位点来自PA64S的染色体片段代换系CSSL qCR4 构建的回交自交群体克隆了 qCR4 ，该基因注释编码高亲和性硝酸盐转运蛋白伴侣蛋白OsNAR2.2。敲除和过表达 OsNAR2.2 能显著提高和降低水稻的氯酸盐抗性，15N硝酸盐处理实验进一步表明 OsNAR2.2 正调控硝酸盐从根部向地上部的转运，并且过表达 OsNAR2.2 显著提高了水稻的有效穗数、单产和氮素利用效率。单倍型分析显示，水稻品种中 OsNAR2.2 主要存在三种单倍型：Hap.1（日本晴型）主要分布于粳稻，Hap.2（培矮64S型）和Hap.3（9311型）的大部分品种为籼稻。基于有效分蘖数和单株产量的单倍型-表型关联分析发现，Hap.3为优势单倍型。田间氮处理实验发现，来自9311的 OsNAR2.2 等位基因能够显著增加低氮和正常氮水平下的有效穗数、单株产量和氮素利用效率，从而为提升水稻产量和氮素利用效率提供了具有重要育种价值的基因资源。
9311型OsNAR2.2的等位基因提高了籽粒产量和NUE
该研究获得国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和中国农业科学院科技创新工程的资金资助。水稻所水稻生物育种全国重点实验室博士生候琳琳为第一作者，钱前院士和高振宇研究员为共同通讯作者。
文章链接：http://doi.org/10.1111/pbi.70073