水稻是重要的糧食作物，為世界上大約一半的人口提供糧食。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大量施用氮肥一直是水稻增產(chǎn)的重要措施之一。但是，施用過多的氮肥不僅增加種植成本，而且會污染環(huán)境。因此，克隆氮高效利用的基因、提高水稻氮肥吸收利用效率是降低水稻生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染、穩(wěn)定提高水稻產(chǎn)量的一種有效途經(jīng)。
中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所傅向東課題組通過與同行合作，在完成了水稻高產(chǎn)關(guān)鍵基因DEP1（DENSE AND ERECT PANICLES 1）的克隆的基礎上，經(jīng)過五年的研究，在DEP1基因功能研究方面又獲得了新進展。DEP1基因的不同等位變異對氮的響應（包括植株高度和分蘗數(shù)等）不同，攜帶dep1-1等位變異的水稻在營養(yǎng)生長期對氮響應不敏感，氮的吸收和同化能力增強，進而收獲指數(shù)和產(chǎn)量得到了提高。DEP1基因編碼植物G蛋白γ亞基。G蛋白是調(diào)控動植物生長發(fā)育的重要信號傳導蛋白，包括α、β和γ亞基。在體內(nèi)，DEP1蛋白能夠與Gα亞基（RGA1）和Gβ亞基（RGB1）相互作用。進一步研究發(fā)現(xiàn)，RGA1活性降低或者RGB1活性提高能夠抑制水稻生長對氮的響應。這表明，G蛋白復合體參與調(diào)控植物對氮信號的感知與響應。因此，通過調(diào)節(jié)G蛋白的活性可以改變水稻對氮的響應，進而在適當減少氮肥施用量的條件下獲得水稻的高產(chǎn)。
DEP1基因這一新功能的發(fā)現(xiàn)，為揭示農(nóng)作物氮高效利用的分子調(diào)控機制提供了新線索，也為實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了新的策略。4月28日，該項研究成果被英國《自然-遺傳學》（Nature Genetics）雜志在線發(fā)表。該研究得到了科技部“973”項目和國家自然科學基金項目的資助。
