調(diào)控植物生長—代謝平衡實現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展

通過增加無機(jī)氮肥施用量來提高作物的生產(chǎn)力，雖能保障全球糧食安全，但也加劇了對生態(tài)環(huán)境的破壞，因此提高作物氮肥利用效率至關(guān)重要。這需要對植物生長發(fā)育、氮吸收利用以及光合碳固定等協(xié)同調(diào)控機(jī)制有更深入的了解。

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所傅向東研究組與合作者的研究顯示，水稻生長調(diào)節(jié)因子GRF4和生長抑制因子DELLA相互之間的反向平衡調(diào)節(jié)賦予了植物生長與碳—氮代謝之間的穩(wěn)態(tài)共調(diào)節(jié)。GRF4促進(jìn)并整合了植物氮素代謝、光合作用以及生長發(fā)育，而DELLA抑制了這些過程。

作為“綠色革命”品種典型特征的DELLA蛋白高水平累積使其獲得了半矮化優(yōu)良農(nóng)藝性狀，但是卻伴隨著氮肥利用效率降低。通過將GRF4-DELLA平衡向GRF4豐度的增加傾斜，可以在維持半矮化優(yōu)良性狀的同時提高“綠色革命”品種的氮肥利用效率并增加谷物產(chǎn)量。

因此，通過調(diào)控植物生長和代謝的協(xié)同調(diào)節(jié)是未來可持續(xù)農(nóng)業(yè)和糧食安全的一種新的育種策略，也是一場新的“綠色革命”。