新技术有望让水稻“耐寒又省肥”
1. 中国科学院植物研究所种康院士团队发现CHPO智能分子模块，研究成果于6月17日在线发表在《自然》上，为培育耐寒、稳产、氮高效利用的水稻新品种提供了重要分子模块和育种策略。 2. 当前农业面临区域性极端气候频发导致作物减产及过量施用氮肥引发面源污染的难题，水稻寒害后恢复依赖增施氮肥但缺乏独立遗传调控机制，亟待破解耐寒性与氮素利用效率的协调问题。 3. 研究团队以水稻重组自交系群体为材料，定位控制寒害韧性的主效位点qCR2，克隆关键基因CHPO，其中粳稻型CHPOjap如同“智能开关”，可在寒害时激活耐寒基因，常温恢复阶段激活氮吸收相关基因并抑制分蘖负调控基因，减少对额外氮肥的依赖。 4. 田间试验表明，携带CHPOjap的水稻在不同氮肥条件下单株产量和氮肥利用效率均显著高于普通水稻，突变体则表现相反，该发现不仅具有理论意义，还具备提升寒害后稳产能力与氮肥利用效率的应用潜力。
记者从中国科学院植物研究所获悉，该所种康院士研究团队发现了CHPO智能分子模块，为培育耐寒、稳产、氮高效利用的水稻新品种提供了重要的分子模块和育种策略。
这一成果于北京时间6月17日在线发表在国际学术期刊《自然》上。
当前，受全球气候变化影响，区域性极端气候频发，极易造成农作物减产甚至绝收；与此同时，农业生产中超量施用氮肥带来的面源污染也持续加重。如何提升作物抗逆能力、提高氮肥利用效率，已成为亟待破解的难题。
CHPO调控水稻耐寒性和寒害后分蘖再生的分子机制。（中国科学院植物研究所供图）
水稻作为典型的喜温作物，寒害常导致其严重减产甚至绝收。长期以来，农户普遍通过增施氮肥，促进水稻在寒害后重新分蘖，以此降低损失。但是水稻寒害恢复能力是否具有独立的遗传调控机制、植物如何协调耐寒性与氮素利用效率，尚缺乏系统认识。
研究团队以粳稻品种空育131和籼稻品种浙辐802构建的重组自交系群体为材料，把寒害后分蘖再生率作为评价寒害韧性的关键指标，成功定位控制寒害韧性的主效位点qCR2，克隆了一个关键主效基因CHPO。
其中，粳稻型CHPOjap能够根据环境温度的变化动态调整水稻的生长发育策略。这如同一个“智能开关”：在寒害阶段，激活耐寒相关基因表达，提高植株耐寒能力；在常温恢复阶段，直接激活氮吸收基因和抑制分蘖负调控基因，增强寒害后的恢复生长能力，减少对额外氮肥投入的依赖。
田间试验表明，在不同氮肥条件下，携带CHPOjap的水稻植株，单株产量和氮肥利用效率均显著高于普通水稻，而突变体则表现相反。这说明CHPOjap在提高寒害后稳产能力、氮肥利用效率方面具有潜力。
据介绍，这一发现与新机制的阐释不仅具有重要的理论意义，而且具有潜在的应用前景。（记者彭韵佳）