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为解决全球磷危机及印度东北部水稻生产受磷缺乏制约的问题，研究人员开展了阿萨姆水稻磷利用效率的研究。他们筛选 80 个水稻基因型，分析其 Pup1 基因及磷利用效率。结果发现遗传变异丰富，鉴定出高效基因型。该研究为培育磷高效水稻品种提供依据。
在广袤的农田里，水稻作为全球重要的粮食作物，其生长状况直接关系到人们的温饱。然而，在印度东北部地区，水稻的生长却面临着严峻的挑战。这里土壤呈酸性，高降雨量使得磷元素极易与铝离子（
Al3+）和铁离子（
Fe+3）结合而被固定，导致土壤中可被植物利用的磷含量极低。磷作为植物生长发育过程中不可或缺的大量元素，参与能量代谢、光合作用等重要生命活动，其缺乏会严重影响水稻的生长，制约产量提升。与此同时，全球磷矿资源日益枯竭，过度依赖磷肥不仅成本高昂，还难以持续。在这样的背景下，探寻水稻自身的磷高效利用机制，培育磷高效水稻品种，成为农业领域亟待解决的关键问题。
为了攻克这一难题，来自阿萨姆农业大学等研究机构的研究人员，针对阿萨姆地区的水稻展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Discover Plants》上，为解决水稻磷利用问题带来了新的曙光。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们选取了 80 个阿萨姆水稻基因型（包括地方品种、推荐品种和先进育种系），以 Kasalath 为对照，利用 7 个 Pup1 - 连锁标记对 PSTOL1 基因进行分子筛选。之后，通过聚类分析、群体结构分析等方法，研究水稻基因型之间的遗传关系。同时，在田间设置 0、20 和 40 kg P2O5 ha-1三个磷水平梯度，对筛选出的 32 个水稻基因型进行表型分析，测定多项生长指标及磷含量、磷吸收和磷利用效率等相关指标，并计算多种胁迫指数来评估水稻对低磷的耐受性 。
研究结果主要如下：
- 分子筛选与聚类分析：通过分子筛选发现，不同 Pup1 标记的扩增频率存在差异，其中 K - 46–2 在 227 bp 处的扩增频率最高，达 65%。基于 7 个 Pup1 标记数据的聚类分析将 80 个水稻基因型分为 6 个簇，部分基因型 Pup1 基因呈阳性，部分呈部分阳性，还有部分完全缺失 Pup1 基因。
- 群体结构与遗传关系：基于模型的遗传结构分析表明，80 个水稻基因型可分为 4 个亚群。主坐标分析（PCoA）显示，前三个主坐标解释了总变异的 91.34%，反映出不同亚群间的遗传差异。
- 分子方差分析（AMOVA）：AMOVA 结果显示，75% 的变异存在于群体间，25% 存在于个体内。较高的FST值（0.792）和较低的基因流（Nm = 0.066），表明水稻地方品种间存在强烈的遗传分化。
- 表型性状变异：不同磷水平下，水稻的多个表型性状存在显著差异。除抽穗天数、50% 开花天数和成熟天数外，大多数性状的基因型与磷剂量（GxP）互作显著，说明磷水平对水稻生长发育的影响高度依赖基因型。
- 磷含量与利用效率：植株不同部位的磷含量在不同磷水平下变化显著。通过多种方法估算磷利用效率（PUE），发现不同基因型的 PUE 差异显著，Balighungoor、Kolong 等基因型表现出较高的 PUE。
- 低磷耐受性评估：利用多种胁迫指数评估水稻对低磷的耐受性，根据评估结果将 32 个基因型分为高、中、低耐受性三个簇，Kolong、Balighungoor 等 8 个基因型被鉴定为高耐受性基因型。
研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了阿萨姆水稻种质在 Pup1 基因位点和磷利用效率方面存在丰富的遗传变异。部分不含 Pup1 基因的基因型（如 Gopinath）也表现出低磷耐受性，暗示可能存在其他未知的低磷耐受基因位点。这些研究结果为水稻育种提供了重要的理论依据和潜在的优良亲本材料，有助于培育出适应低磷环境、磷利用效率更高的水稻品种，对于缓解全球磷危机、保障粮食安全具有重要意义。它不仅为农业生产提供了切实可行的解决方案，还为后续相关研究指明了方向，激励科研人员进一步探索水稻磷利用的奥秘，推动农业可持续发展。
