南京农业大学PNAS发表水稻研究新成果

　　

生物通报道  来自南京农业大学、英国John Innes中心、华中农业大学等处的研究人员证实，在水稻中过表达一种pH敏感硝酸盐转运蛋白可提高作物产量。这一重要的研究成果发布在6月6日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

南京农业大学的徐国华（Guohua Xu）教授及英国John Innes中心的Anthony John Miller是这篇论文的共同通讯作者。徐国华教授的研究领域包括植物营养分子生物学，植物菌根和生物固氮，及作物养分高效和抗逆分子育种。

2009年，徐国华教授领导南京农业大学的研究人员通过转基因手段和生物化学及生物物理方法，研究揭示了水稻中两个重要的磷酸盐转运蛋白基因的作用及其动力学特征。相关成果发表在国际植物学著名学术期刊《植物学报》上（南农大973项目成果登英文期刊）。

由于大多数的代谢酶只能在狭窄的pH值范围内发挥功能，细胞内pH值受到严格地调控。胞质pH值大致维持中性，而在细胞器中pH值的范围可在4.7（溶酶体）—8.0（线粒体）之间。细胞pH稳态是生命存在的基础，所有细胞都要适应维持这种平衡。

在植物中，胞质pH值的变化范围为7.3-8.0。两种氮（N）形式硝酸盐（nitrate）和铵（ammonium）的总量和比值决定了细胞pH值。在植物中，韧皮部是对营养物质、mRNA和信号传送极为重要的组织，就像神经网络那样发挥作用连接芽和根。韧皮部pH稳态对于维持整株植物的生理平衡及组织的运输与信号传导功能均非常重要。

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在这篇新文章中，研究人员报告称发现水稻硝酸盐转运蛋白基因OsNRT2.3被转录成表达比率有着自然差异的两种剪接形式。一种剪接形式OsNRT2.3b定位在细胞质膜上，主要表达于韧皮部中，OsNRT2.3b在胞质侧有一个调控基序，通过一种pH值感知机制发挥作用开启或关闭了硝酸盐转运活性。在水稻中高水平表达OsNRT2.3b可提高植物的pH缓冲能力，提高N, Fe和 P摄取。在田间试验中，提高OsNRT2.3b表达将谷物产量和氮利用率(NUE)提高40%。

这些结果表明，水稻硝酸盐转运蛋白OsNRT2.3b感知pH值对于植物适应变化的氮供应形式极为重要，并为改善氮利用率提供了一个靶点。

水稻是全世界最重要的粮食作物之一,占全球谷类作物种植面积的1/3,世界上约有50%的人口以稻米为主食。当前，如果提高水稻产量已成为水稻遗传育种学家的重要课题。

来自中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所、中国农业科学院等处的研究人员证实，在栽培稻中OsSPL13控制了谷粒大小。这一重要的研究发现发布在2016年3月7日的Nature Genetics杂志上（韩斌院士Nature Genetics发表水稻研究新成果）。

2015年12月，来自武汉大学生命科学学院的研究人员证实，阻断miR396可通过塑造花序结构来提高水稻产量。这一研究发现发布在Nature Plants杂志上。这项研究揭示出了一个整合了花序发育、生长素生物合成及一些信号通路的保守miRNA依赖性调控模块，其有潜力应用于构建出遗传工程改造高产作物（武汉大学Nature子刊发表水稻研究新成果 ）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Overexpression of a pH-sensitive nitrate transporter in rice increases crop yields

Cellular pH homeostasis is fundamental for life, and all cells adapt to maintain this balance. In plants, the chemical form of nitrogen supply, nitrate and ammonium, is one of the cellular pH dominators. We report that the rice nitrate transporter OsNRT2.3 is transcribed into two spliced isoforms with a natural variation in expression ratio. One splice form, OsNRT2.3b is located on the plasma membrane, is expressed mainly in the phloem, and has a regulatory motif on the cytosolic side that acts to switch nitrate transport activity on or off by a pH-sensing mechanism. High OsNRT2.3b expression in rice enhances the pH-buffering capacity of the plant, increasing N, Fe, and P uptake. In field trials, increased expression of OsNRT2.3b improved grain yield and nitrogen use efficiency (NUE) by 40%. These results indicate that pH sensing by the rice nitrate transporter OsNRT2.3b is important for plant adaption to varied N supply forms and can provide a target for improving NUE.

作者简介：

徐国华

1985、1988年分别获得南京农业大学土壤农化专业学士、植物营养学硕士学位，2000年获得以色列Hebrew University of Jerusalem植物生物学博士学位。2001年以色列Agricultural Research Organization博士后，2001-2004年Weizmann Institute of Sciences博士后。

1988-1995年为南京农业大学助教、讲师、副教授。2004年至今，南京农业大学教授(二级)、博士生导师。2006-2007年南京农大资环学院副院长（主持工作），2007年至今，南京农大资环学院院长。

目前兼任作物遗传与种质创新国家重点实验室副主任，农业部长江中下游植物营养与肥料重点实验室主任，中国土壤学会常务理事、中国植物营养与肥料学会理事、江苏省土壤学会理事长、Chemical and Biological Technologies in Agriculture编委（Associated Editor）、Frontiers in Plant Nutrition编委、土壤学报编委、植物营养与肥料学报编委、南京农业大学学报编委等。

被评为全国农业科研杰出人才（2011年），全国百篇优秀博士论文指导教师（2011年），江苏省“333高层次人才”第二层次培养对象，"青蓝工程"中青年学术带头人培养对象，农业部“作物养分高效生物学研究创新团队”带头人，江苏高等学校创新团队"农业资源的生物学利用"的带头人。2012年起享受国务院政府特殊津贴。

研究领域：
1、植物营养分子生物学；2、植物菌根和生物固氮；3、作物养分高效和抗逆分子育种