近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院李姍教授課題組在《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)計將增加20至30億，其中超過一半的人口將依賴使用合成氮肥種植的作物。這表明人類對氮肥和農(nóng)業(yè)用地的需求將大幅增加。然而，過量的氮肥使用會引發(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）對在提高作物產(chǎn)量的同時減少環(huán)境危害至關(guān)重要。

該課題組在前期研究中，克隆到了一個調(diào)控硝態(tài)氮代謝的關(guān)鍵基因DULL NITROGEN RESPONSE1（DNR1），它是生長素積累的負(fù)調(diào)控因子，通過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的啟動子并激活其表達(dá)，從而抑制生長素的積累，導(dǎo)致NUE和作物產(chǎn)量下降。這一發(fā)現(xiàn)不僅拓展了對DNR1-生長素-氮模塊調(diào)控的認(rèn)識，而且為通過靶向SOD5來提高作物NUE開辟了新的途徑，這可能對開發(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，李姍教授為通訊作者。中國科學(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。