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调控植物生长—代谢平衡实现可持续农业发展

最后更新时间:2019-02-28 09:34:49

来源:科技日报

通过增加无机氮肥施用量来提高作物的生产力,虽能保障全球粮食安全,但也加剧了对生态环境的破坏,因此提高作物氮肥利用效率至关重要。这需要对植物生长发育、氮吸收利用以及光合碳固定等协同调控机制有更深入的了解。

中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究组与合作者的研究显示,水稻生长调节因子GRF4和生长抑制因子DELLA相互之间的反向平衡调节赋予了植物生长与碳—氮代谢之间的稳态共调节。GRF4促进并整合了植物氮素代谢、光合作用以及生长发育,而DELLA抑制了这些过程。作为“绿色革命”品种典型特征的DELLA蛋白高水平累积使其获得了半矮化优良农艺性状,但是却伴随着氮肥利用效率降低。通过将GRF4-DELLA平衡向GRF4丰度的增加倾斜,可以在维持半矮化优良性状的同时提高“绿色革命”品种的氮肥利用效率并增加谷物产量。因此,通过调控植物生长和代谢的协同调节是未来可持续农业和粮食安全的一种新的育种策略,也是一场新的“绿色革命”。


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