The Crop Journal │ 湖南农业大学揭示油菜通过调控氨基酸源–库再分配提高氮素利用效率

油菜是全球重要的油料作物之一，在保障油脂供给和改善生活结构等方面起着重要作用。氮素是影响油菜生长的重要养分，合理施用氮肥对油菜增产的贡献率可达70％以上；但过量施用会增加生产成本和环境风险，且降低作物品质。与禾本科作物相比，油菜需氮量高但氮素利用效率较低，原因之一是油菜落叶早导致老叶中的氮素未充分转运再利用。

近日，湖南农业大学资源环境学院张振华教授课题组在The Crop Journal在线发表了题为“Increased nitrogen use efficiency via amino acid remobilization from source to sink organs in Brassica napus”的研究论文，以氮高效（H73）和氮低效（L12）基因型油菜为材料，研究了油菜整个生育期的氮素源库再分配差异。

结果表明，在油菜整个生长发育时期，H73较L12对低氮胁迫更加敏感，但成熟期H73籽粒产量和氮素利用效率更高。这主要是因为：在苗期和开花期，与L12相比，H73在低氮胁迫下有更强的氨基酸源–库器官之间的转运再分配能力，老叶中CAT1、CAT4、CAT6、AAP1和APP6基因显著上调表达，大量氨基酸等有机态氮通过韧皮部汁液从老叶运输到库器官（如幼叶、花和角果），提高了分枝数和单株角果数（图1A）；在角果发育期，15N同位素示踪试验证实，H73较L12由角果皮向籽粒转运再分配的比例更大，有助于增加角果粒数，且这种差异由两个基因型油菜中参与有机氮转运和有机氮代谢相关基因的基因组遗传变异调控（图1B）。综上所述，该研究证实了氨基酸从源向库的有效再分配有利于提高油菜产量、氮素利用效率和收获指数，为培育氮高效油菜种质和实现化肥“零增长”提供重要的理论依据和优异的基因资源。

注：红色箭头表示增强效果，蓝色箭头表示减弱效果，灰色箭头代表新陈代谢和运输的过程，蓝色虚线代表氨基酸从源器官（如老叶和角果皮）到库器官（如新叶、角果和籽粒）的转运途径。AA：氨基酸；NUE：氮素利用效率；NRE：氮素再分配效率。

作者和基金项目

湖南农业大学梁桂红博士为该文第一作者，张振华教授为通信作者。该研究得到国家自然科学基金项目（U21A20236, 32072664）、湖南省自然科学杰出青年基金（2021JJ0004）、国家现代农业产业技术体系建设专项和湖南省研究生科研创新项目（CX20190505）的资助。湖南农业大学张振华教授课题组主要从事稻油轮作系统粮油作物提质增效机制研究，在稻油轮作系统土壤培肥增效机制、粮油作物养分高效生物学机理、粮油作物降镉及土壤镉污染生物修复机制等方面取得了很好的进展。该团队已在Plant Physiology、Plant Cell and Environment、Environmental Pollution、Soil Biology and Biochemistry、Journal of Experimental Botany、The Crop Journal等学术期刊上发表多篇高水平研究论文。

转自：植物生物技术Pbj

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