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储成才研究员作客第68期“植物生物学前沿”论坛
时间:2017-12-27

1215日下午,中国科学院遗传与发育生物学研究所的储成才研究员应邀作客我校生命科学技术学院第68期“植物生物学前沿论坛”,在第二综合楼大报告厅给与会师生分享了题为《水稻资源高效利用的分子基础》的学术报告。

报告中,储成才研究员以“粮食安全永远是中国农业的最大挑战”为引,概述了自己回国后围绕水稻产量三要素(即穗粒数,穗数和千粒重),通过构建和筛选突变体库,以正向遗传学策略克隆了以DEP2DLTBG1等为代表的产量相关基因。在此基础之上,他秉承“育种家的问题就是我们的课题”的思路,从育种工作和大田生产中遇到的实际问题中寻找科研课题,着重给大家汇报了他们课题组在光合功能期调控(叶片早衰)和氮肥高效利用两方面的工作。

“光合作用是水稻产量的最终决定因子,光合功能期是决定光合作用产物积累量的重要因素”,储成才研究员表示之前在和袁隆平院士的交流中得知,杂交稻后期的早衰现象会影响产量。因而,他尝试结合自己课题组的一系列衰老相关突变体来解析水稻叶片衰老的机制,并取得一些重要的创新发现。通过对高积累一氧化氮(NO)的noe1衰老突变体的研究,他们课题组揭示了NO可以作为信号分子参与过氧化氢介导的水稻叶片衰老死亡过程,这更新了人们对过氧化氢引发衰老作用机制的认识。此外,他们还发现了水稻衰老起始的marker基因—OsNAP,该基因的表达受生长发育调控,将其敲除可以延缓叶片衰老,并进而解释了OsNAPABA之间负反馈调节环,以及这种调控机制在平衡植物逆境响应和生长发育方面的生物学意义。

 “氮肥在作物产量中起着重要作用,我国以7%的耕地消耗着世界35%的化肥,且化肥利用效率35%,大约是发达国家的1/2”,储成才用统计数据告诉大家提高我国氮肥利用效率的必要性和重要性。他们课题组早期的研究发现籼稻比粳稻具有更高的硝态氮利用效率,接着他们巧妙地利用对水稻有毒害作用的硝酸盐类似物——氯酸盐来筛选籼粳交高代单片段代换系,幸运地找到了一个具有较高氯酸盐敏感性的株系,并且该株系对应的代换片段恰好位于前人定位到的水稻氯酸盐敏感性QTL区间。进一步精细定位得到一个编码硝酸盐转运蛋白的唯一候选基因——NRT1.1B。测序、单倍型分析和近等基因系表型都证实,该基因上发生的一个非同义突变SNP导致了籼稻和粳稻间的硝态氮利用效率差异,同时分析表明该基因是一个籼粳分化基因。更有意义的是,NRT1.1B可以显著提高水稻不同氮素条件下的产量,特别是对于提高粳稻氮肥利用效率和产量具有很大潜力。

 在最后的提问交流环节,储成才研究员就大家感兴趣的受精和衰老的关系,早熟和早衰的区别,NRT1.1B提高水稻氮素利用效率和产量的同时是否延长了生育期等问题一一做了细致耐心的回答。

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