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(duì)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(zhǎng)發(fā)育的基本營(yíng)養(yǎng)元素，氮肥對(duì)我國(guó)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(duì)我省主栽粳稻親本資源進(jìn)行了氮利用效率（NUE）評(píng)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(guó)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(shì)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(duì)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(píng)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(píng)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(guó)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(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。