經低氮處理的小麥大田生長情況 中國農科院供圖
近日，中國農業科學院作物科學研究所小麥抗逆分子育種創新團隊研究發現，GmTDN1基因可協同提高小麥的抗旱性和氮肥利用效率，為同時提高小麥抗旱節水和氮肥利用效率開辟了新途徑。相關研究成果發表在《植物生物技術雜志》（Plant Biotechnology Journal）上。
據該所研究員馬有志介紹，小麥主要種植在干旱或半干旱地區。干旱和缺氮是影響全球小麥產量的主要限制因素，協同改良小麥的抗旱節水和耐低氮能力具有重要意義。植物水分和養分代謝是相關的生理過程。以往的研究表明，干旱脅迫強烈影響氮代謝，相反，施氮也可以提高作物的耐旱性。因此，了解干旱脅迫響應和氮素吸收利用的相互關系對于協同調控植物抗旱性及氮利用效率具有重要的意義。
研究人員從抗逆性強的大豆品種“鐵豐8號”中克隆了轉錄因子基因GmTDN1，基因表達譜分析表明GmTDN1可以響應干旱、低氮等各種非生物脅迫，將GmTDN1導入“石4185”和“濟麥22”二個主栽小麥品種，顯著提高了小麥的節水抗旱性和氮肥利用效率。
連續3年在3個不同地點進行的田間試驗表明，導入GmTDN1基因的“石4185”和“濟麥22”小麥在節水條件下和缺氮條件下產量分別提高13.0 %和24.5%。
進一步研究發現，在小麥中過量表達GmTDN1基因可以上調LEA、EREBP1、WRKY46等干旱脅迫應答基因以及硝酸鹽轉運體基因NRT2.5的表達，增強了小麥的光合和滲透調節、抗氧化，以及根系氮素吸收能力，最終協同提高小麥的抗旱性和氮肥利用效率。
該研究得到中國農業科學院科技創新工程等項目支持。
相關論文信息：//doi.org/10.1111/pbi.13836
