PCE | 河南大学孙旭武课题组综述棉花氮素利用效率的遗传调控

以下文章来源于植物与环境 PCE ，作者植物与环境 PCE

棉花的营养生长和产量与氮吸收量密切相关。然而，环境中的氮动态限制了植物的生长并导致产量损失。为提高棉花产量，多采取多次施用氮肥的方法，但这种技术在成本和环境污染方面是不可持续的。因此，氮利用效率，即作物氮吸收与施用的氮肥总量的比率，是有效氮管理的关键指标。在拟南芥和水稻等模式作物中已经鉴定到一些参与氮动员和再动员的关键蛋白，并已被用于改造植物以提高产量。然而，关于棉花氮素利用效率的研究还处于探索阶段，了解棉花氮利用效率的研究进展有助于追踪该领域的发展过程。

近日, 河南大学棉花生物学国家重点实验室孙旭武教授课题组在Plant, Cell & Environment上发表了题为“Genetic regulation of nitrogen use efficiency in Gossypium spp.” 的研究综述文章，探讨了缺氮或过量施氮对棉花生长和产量的影响，并讨论了棉花中氮转运蛋白（硝酸盐、铵和氨基酸转运蛋白）之间的系统发育关系，以及参与根系吸收、木质部运输和韧皮部装载氮素的调节基因，对棉花营养枝和生殖枝的氮吸收和同化机制进行了深入的探讨。此外，还强调了miRNA和转录因子在调节靶基因的表达中的作用。

过量施氮会增加害虫的发生率，导致旺长，引起棉铃腐烂，最终影响棉花的纤维质量和产量。氮供应不足也会导致早铃脱落、叶片发黄、减少坐果和减产（图a）。与拟南芥等其他植物相比，棉花中大多数氮转运蛋白的作用机制仍未得到研究。尽管一些参与根系输出硝酸盐、铵和氨基酸的基因被鉴定到，但参与根系输入这些物质的基因仍是未知的。同样，参与棉属植物氮素的再循环、木质部回收和液泡中储存的基因也没有得到鉴定（图b）。通过大量的基因表达层面的研究，已初步确定了参与棉花胚珠、纤维起始、纤维伸长和成熟中的氨基酸转运蛋白。该研究通过对参与硝酸盐、铵和氨基酸转运的蛋白的功能及其系统发育关系的总结，为棉花中复杂的氮调节机制提供了详细的视角，为创制棉品高氮素利用效率的新品系提供了研究参考。

原文链接:

https://doi.org/10.1111/pce.14586

本文转载自植物与环境 PCE

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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